Проектирование системы электроснабжения механического цеха

·                    замена малозагруженных двигателей на двигатели с меньшей мощностью;

·                    если два трансформатора загружены в среднем менее чем на 30%, то один из них следует отключить;

·                    там где есть возможность использовать синхронные двигатели вместо асинхронных, у них cosj больше;

·                    производить качественный ремонт двигателей.

К искусственному методу относятся следующие устройства:

·                    статические конденсаторы;

·                    синхронные компенсаторы;

·                    перевозбужденные синхронные двигатели;

·                    тиристорные источники реактивной мощности (ТИРМы).

Компенсация реактивной мощности на предприятиях осуществляется в основном с помощью статических конденсаторов.

В проектируемом цеху осуществляем групповую компенсацию реактивной мощности. Для этого выбранные ККУ подключаем через ящик с автоматом к ШМА.

Мощность комплектной компенсаторной установки Qкку, кВАр определяется по формуле:

Qкку = Pм. ´ (tgj1 – tgj2).                    (19)

Рм1 = 311кВт; tgj1 = 1,13 (таблица 3); tgj2 = 0,33, находим по cosj2 = 0,95.

Qкку1 =311´ (1,13 – 0,33) = 249 кВАр.

Рм2. = 449кВт; tgj1 = 0,82 (таблица 3); tgj2 = 0,33, находим по cosj2 = 0,95

Qкку2 = 293,2 ´ (0,79 – 0,33) = 135 кВАр

Принимаем к установке две ККУ типов: УКН – 0,38 – I‑280 и ККУ – 0,38 – I‑160 [4], суммарное Qкку = 440 кВАр, присоединяемые к магистральным шинопроводам двумя проводами марки АПВ7 (3´95) и АПВ7 (3 ´ 50). [2]

Iдоп. ³ Iм. = .                               (20)

УКН – 0,38 – I‑280: АПВ7 (3 ´ 95).

Iдоп1 = 3 ´ 165 = 495 А > Iм1 =  = 425 А.

ККУ – 0,38 – I‑160: АПВ (3 ´ 50).

Iдоп2 = 3 ´ 105= 315 А > Iм2 =  = 243А.

В качестве защитной аппаратуры ККУ принимаем автоматические выключатели типа А3724Б и А3744Б . [5]

УКН – 0,38 – I‑280: А3744Б.

Iн.т.расц1 = 500 А > Iм1 = 425 А.

Iн.авт1 = 630 А > Iм1 = 425 А.

Iн.эл.маг1 = 6000 А > 1,5 ´ Iм1 = 1,5 ´ 425 = 637,5 А.

ККУ – 0,38 – I‑160: А3724Б.

Iн.т.расц2 = 250А > Iм2 = 243А.

Iн.авт2 = 250А > Iм2 = 243А.

Iн.эл.маг2 = 4000 А > 1,5 ´ Iм2 = 1,5 ´ 243 = 364,5А.

Рассчитываем оптимальное место размещения ККУ

Lопт. = L0 + (1 – ) ´ L, м (21)

где L0, м – длина магистрали от трансформатора КТП до того места, откуда начинается подключение к ней распределительных шинопроводов;

L, м – длина участка магистрального шинопровода от начала ответвления ШРА до конца;

Q – суммарная реактивная мощность шинопровода, кВАр

НА ШМА – 1 Lопт. = 6 + (1 – ) ´ 26 = 18,8 м.

НА ШМА – 2 Lопт. = 5 + (1 – ) ´ 14 = 13,5 м.

1.5 Определение числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и их типа

В настоящее время широкое применение получили комплектные трансформаторные подстанции КТП, КНТП. Применение КТП позволяет значительно сократить монтажные и ремонтные работы, обеспечивает безопасность и надёжность в эксплуатации.

Выбор типа, числа и схем питания трансформаторов подстанции обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями, учитывая конфигурацию производственного помещения, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого оборудования.

Расчётная мощность нагрузки с учётом компенсации реактивной мощности Sм.', кВА определяется по формуле:

Sм.' = . (22)

Sм.' =  = 617 кВА.

Исходя из расчётной мощности, перечисленных условий, учитывая, что потребители электроэнергии цеха относятся ко II и III категории по бесперебойности электроснабжения, принимаем к установке КТП с двумя трансформаторами типа ТМЗ 1000/10/0,4 (лист 4 графической части) [4]

Таблица 4 Технические данные трансформатора

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме Кз., %:

Кз. =  ´ 100% (23)

Кз. =  ´ 100% = 60%

В аварийном режиме загрузка одного трансформатора Кз. ав., % составит:

Кз.ав. =  ´ 100% (24)

Кз.ав. =  ´ 100% = 120%

Согласно ПУЭ, аварийной загрузки для КТП с трансформаторами типа коэффициент ТМЗ должен составлять не более 30%, если его коэффициент загрузки в нормальном режиме не превышал 70 – 75% и, причем с этой перегрузкой он может работать не более 120 минут при полном использовании всех устройств охлаждения трансформаторов, если подобная перегрузка не запрещена инструкциями заводов изготовителей. Так как электроприемники в цехе относятся ко 2 и 3 группе по бесперебойности электроснабжения, то в аварийном режиме возможно отключение части неответственных электроприемников.

Для выбранной КТП ТМЗ 1000/10/0,4 имеется большой трансформаторный резерв, что обеспечит дальнейший рост нагрузки цеха без замены трансформатора на большую мощность, во вторую смену можно отключить один трансформатор для экономии электроэнергии.

1.6 Расчет и выбор силовой (осветительной) сети на стороне 0,4 кВ

1.6.1 Выбор магистральных шинопроводов ШМА [4]

Магистральный шинопровод выбирается по номинальному току трансформатора.

Номинальный ток трансформатора Iн.тр., А

Iн.тр. =  (25)

Iн.тр. =  = 1519А

Принимаем к установке два магистральных шинопровода типа ШМА‑4–1600–44–1У3. [2]

Iн.шма ³ Iн.тр.

1600А > 1519А.

Таблица 5 Технические данные магистрального шинопровода

1.6.2 Выбор распределительных шинопроводов ШРА [2]

Принимаем к установке четырёхполюсные распределительные шинопроводы типа ШРА‑4. Выбираем их по максимальному расчётному току (таблица 3).

Iн.шра ³ Iм.

Пример выбора 1ШРА, Iм. = 157 А:

Принимаем к установке шинопровод ШРА‑4–250–32–1УЗ, I н.шра = 250А.

250А ³ 157А.

Выбор остальных ШРА производим аналогично. Данные выбора приведены в таблице 6.

Таблица 6 Данные выбора ШРА

1.6.3 Выбор ответвлений от ШМА к ШРА [2]

Ответвления от ШМА к ШРА выполняем поводами марки АПВ в тонкостенных трубах. Сечение поводов выбираем по номинальному току ШРА с учётом дальнейшего роста нагрузки.

Iдоп.пр. ³ Iдоп.шра

Для подключения нулевой шины ШРА предусматривается дополнительный провод, его проводимость, согласно ПУЭ, должна составлять 50% проводимости фазного.

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–400–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 95).

Iдоп.пр. = 200 × 2 = 400 А = Iдоп.шра = 400 А.

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–250–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 50).

Iдоп.пр. = 130 × 2 = 260 А. > Iдоп.шра = 250 А. [3]

1.6.4 Выбор ответвлений от ШРА к отдельным электроприёмникам для участка цеха с подробной планировкой [2]

Ответвления от ШРА к отдельным электроприёмникам выполняются проводами марки АПВ в тонкостенных трубах.

Iдоп.пр. ³ Iн.

В качестве нулевого заземляющего провода прокладываем дополнительный провод, проводимость которого равна 50% проводимости фазного.

Пример выбора ответвления к станку №1, металлорежущий станок

Рн. = 22 кВт.

Iрасч = Рн / (√3хUхcos j х КПД)

Iрасч. = 22 / (√3х0,38х0,89х0,87) = 43,2 А

Ответвление выполняем проводом марки АПВ4 (1х 16), Iдоп.пр.= 55 А.

Iдоп.пр.= 55 А > Iрасч. = 43,2А

Таблица 7 Данные выбора ответвлений к электроприёмникам

1.6.5 Расчёт троллейных линий

Выбор троллей осуществляем по двум условиям:

1) По нагреву в длительном режиме работы:

Iм. £ Iдоп.

2) По допустимой потере напряжения в пиковом режиме:

ΔU £ ΔUдоп.,

где ΔU доп. – допустимая потеря напряжения, %. Δ Uдоп. = 15%; [3]

ΔU – потеря напряжения, %. Определяется по формуле:

Δ U = m ´ ℓ, (26)

где m – удельная потеря напряжения, %/м;

ℓ – длина троллей, м.

Выбираем троллейный шинопровод для крана G = 5 т.

Рн1 = 7 кВт Iн1 = 20 А

Рн2 = 2,2 кВт Iн2 = 7 А  = 3 ПВ = 25%

Рн3 = 11 кВт Iн3 = 28 А

Максимальный расчётный ток в ПКР Iпкр, А:

 (27)

Iпкр = 7 + 20 + 28 = 55 А.

При Iпкр. < 60 А пересчет к ПВ = 100% не производится и Iн.пв=100% принимается равным Iпкр..

Пиковый ток Iпик, А:

 (28)

Iпик. =7 + 20 + 3 ´ 28 = 111 А

Выбираем ближайший по номинальному току троллейный шинопровод ШТМ‑76, Iдоп. = 100 А. [4]

Iм. = 55 А < Iдоп. = 100 А.

Выбранные троллеи проверяем по допустимой потере напряжения в пиковом режиме.

Определяем потери напряжения выбранного шинопровода ΔU, %. Удельная потеря напряжения m = 0,085%/м, [6] Длина троллеи ℓ = 60 м.

ΔU = 0,085 ´ 60 = 5,1%

ΔU = 5,1% < ΔUдоп. = 15%.

Выбранные троллеи удовлетворяют обоим условиям.

1.7 Выбор аппаратов защиты: ШМА, ШРА, СП и отдельных приемников на участке с подробной планировкой

В качестве защиты в сети 0,4 кВ принимаем автоматические воздушные выключатели серии АВМ, А3700Б и АЕ‑2443.

1.7.1 Выбор вводного автомата 0,4 кВ на КТП                                       [7]

В качестве вводного автомата на КТП принимаем автомат серии АМ с расцепителем 3, с селективной приставкой, выкатной.

Расчётный ток трансформатора с учётом перегрузки Iм., А

Iм. =  (29)

Iм. =  = 1975А

Принимаем в качестве вводных автоматы типа АВМ‑20 СВ ,

Iн.ав. = 2000 А > Iм. = 1975А

Iн.расц. = 2000 А > Iм. = 1975А

1.7.2 Защита распределительных шинопроводов ШРА [2]

На ответвления от ШМА к ШРА устанавливаем автоматические выключатели типа А3700Б с комбинированным расцепителем.

Условия выбора автоматического выключателя:

а) по напряжению

Uн.авт. ³ Uн.уст.

б) по току

Iн.авт. ³ Iм.шра

Условия выбора расцепителя:

в) тепловой расцепитель

Iт.расц. ³ Iм.шра

г) электромагнитный расцепитель

Iэл.маг.расц. ³ 1,25 ´ Iпик.

Пример выбора автоматического выключателя для 5 ШРА, Iм. = 157,9А,

Iпик. = 584,3 А:

Принимаем для защиты 1ШРА автоматический выключатель А3716Б .

а) Uн.авт. = 660 В > Uн.уст. = 380 В

б) Iн.авт. = 160А > Iм.шра = 157,9А

в) Iт.расц. = 160А > Iм.шра = 157,9А

г) Iэл.маг.расц. = 4000 > 1,25 ´ Iпик. = 1,25 ´ 584 = 730А.

Для остальных ШРА выбор производим аналогично.

Таблица 8 Данные выбора защиты для ШРА

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7