Проектирование схемы электроснабжения и плана силовой сети цеха

1.3 Компенсация реактивной мощности в цехе.

Для определения реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать требуется знать суммарную реактивную мощность цеха с учётом освещения, а также потери в трансформаторах. Потери в трансформаторах определяем по формулам [8,стр.13]:

;

Суммарная реактивная мощность цеха с учетом освещения и потерь в трансформаторах равняется:

Для компенсации этой реактивной мощности целесообразней выбирать низковольтные конденсаторные батареи. Так как высокие капитальные затраты вкладываются в КТП, то компенсацию производим с таким расчетом, чтобы снизить мощность трансформаторов на цеховой подстанции. При компенсации с высокой стороны высоковольтными конденсаторными батареями снижаются затраты на сами установки, но мощность трансформаторов КТП получается значительная. Компенсация небольшой реактивной мощности с высокой стороны также требует больших затрат, чем компенсация с низкой т.к. требуются еще затраты на вводное устройство высокого напряжения.

Принимаем две конденсаторные установки типа КРМ-04-75 кВАр напольного исполнения [7; 04.10.17-02] табл. 4. Присоединим его к РУ НН через S93С100.

Типоисполнение установки	Мощность, квар	Номинальное напряжение Uнoм*, кВ	Номинальный ток фазы Iнoм**, А	Размеры, мм			Масса, кг
				Высота	Ширина	Глубина
КРМ-0,4-50-25-20	50	0,4	72,2	1010	520	320	20

Устанавливаем комплектные конденсаторные установки с низкой стороны подстанции, на каждой из секций. С учетом реактивных потерь в трансформаторах принятая мощность конденсаторной батареи почти полностью компенсирует потребляемую реактивную мощность.

1.4 Выбор мощности цеховых трансформаторов.

Расчетная нагрузка цеха с учетом освещения, компенсации реактивной мощности и потерь в трансформаторах:

Рр= 179,42 кВт Sp= 223,60 кВА

Мощность трансформатора определим по формуле:

где n - число трансформаторов цеховой ТП, n = 2.

- доля потребителей 1 и 2 категории в общей нагрузке предприятия, = 1

- коэффициент аварийной допустимой перегрузки трансформатора, =1,4.

кВА

Выбираем два трансформатора по 160 кВА марки ТМ 160/10-У1 табл. 5 [7; 03.00.14.-03] и КТПП-160/10 [7; 03.61.02.-01]. Комплектная трансформаторная подстанция выполняется пристроенной.

Таблица 5

Тип бака	Номинальная мощность, кВ·А	Номинальное напряжение обмоток, кВ		Схема и группа соединения обмоток	Потери ХХ, Вт	Ток ХХ, %	Потери КЗ, Вт	Напряжение КЗ, %
		ВН	НН
Овальный с радиаторами	160	6; 10	0,4	Y/Yн–0; /Yн–11	410	2	2650	4,5

1.5 Выбор оборудования цеховой сети

1.5.1 Выбор силовых распределительных пунктов.

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды используем распределительные пункты серии ПР компании ЭТМ [5]. Они предназначены для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты.

Параметры выбранных распределительных пунктов сведем в таблицу 6.

Таблица 6

№ СП	Iр, (A)	Распределительный пункт		Выключатель
№ СП	Iр, (A)	Серия	Iном, (A)	Тип	Iуст, (A)
СП-1	57,47	ПР8513-31-10-1XХ-21-11М	63	ВА103-4/63 - D	63
СП-2	44,86	ПР8513-31-10-1XХ-21-11М	63	ВА103-4/63 - D	63
СП-3	28,41	ПР8513-29-10-1XХ-21-11М	40	ВА103-4/40 - D	40
СП-4	38,76	ПР8513-29-10-1XХ-21-11М	40	ВА103-4/40 - D	40
СП-5	55,68	ПР8513-31-10-1ХХ-21-11М	63	ВА103-4/63 - D	63
СП-6	50,58	ПР8513-31-10-1XХ-21-11М	63	ВА103-4/63 - D	63
РУ-1	145,26	ПР8513-33-10-2XХ-21-11М	160	ВА103-35/160 - Д	160
РУ-2	135,26	ПР8513-33-10-2XХ-21-11М	160	ВА103-35/160 - Д	160

Шкафы ПР8513-31-10-1ХХ-21-11М, ПР8513-29-10-1ХХ-21-11М изготавливаются навесного исполнения, с вводными выключателями серии и ВА103-4/63 – D, ВА103-4/40 - D.

Шкафы ПР8513-33-10-2ХХ-21-11М, ПР8513-33-10-2ХХ-21-11М изготавливаются напольного исполнения, с вводными выключателями серии ВА103-35/160 - Д.

Эти шкафы предназначены для распределения электроэнергии, защиты электроустановок при перегрузках и токах к.з.

1.5.2 Выбор сечения проводов и кабелей.

Питающие низковольтные сети (от РУ до СП) выполняем кабелем АВВГ, способ прокладки в канале. Распределительные сети (от СП к отдельным электроприемникам) выполняем кабелем АВВГ в канале и в трубах. Определяется по [9, с.426, табл. 12.4]

Сечение кабелей для напряжения до 1 кВ при нормальных условиях прокладки определяется из двух соотношений:

- по условию нагрева длительным допустимым током

Iнорм.доп ≥ Iдл.;

- по условию соответствия выбранному аппарату максимально-токовой защиты

Iнорм.доп ≥ kзащ·Iзащ.,

где Iнорм.доп – допустимая токовая нагрузка для проводника, для кабелей АВВГ [6, с.19, табл.1.3.7];

Iдл – длительный расчетный ток, А;

kзащ – коэффициент защиты определяется по [4, с.204, табл. 5.9]

Iзащ – номинальный ток и ток срабатывания защитного аппарата, А.

Длительный расчетный ток определяется по формулам:

для одного приемника

для группы приемников

Проверка проводов по нагреву

В качестве СП используется силовые пункты с автоматическими выключателями. Автоматические выключатели обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель снова готов к работе, в то время как в предохранителе требуется замена калиброванной плавкой вставки, увеличивающая время простоя ЭП; более точные защитные характеристики; совмещение функций коммутации электрических цепей и их защиты; наличие в некоторых автоматических выключателях независимых расцепителей и др.

Номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя выбирают по длительному расчетному току линии [4, с.205, ф. 5.12]

Iт > Iдл.

Номинальный ток электромагнитного Iэл или комбинированного расцепителя автоматических выключателей выбирают также по длительному расчетному току линии [4, с.205, ф. 5.13]

Iэл ≥ Iдл.

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.эл проверяют по максимальному кратковременному току линии [4, с.205, ф. 5.14]

Iср.эл ≥ kIкр,

где k – коэффициент учитывающий неточность при определении Iкр при разбросе характеристик электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, k = 1,25.

Для ответвления, идущего к одиночному электродвигателю Iкр равен пусковому току электродвигателя Iп.

Пусковой ток АД с короткозамкнутым ротором определяется как [1, с.27]

Iкр = Iп = 5· Iном.

Для сварочных трансформаторов [1, с.27]

Iкр = Iп = 3· Iном.

Пиковый (кратковременный) ток для группы электроприемников определяется по формуле

Iкр = Iпик = Iпуск.макс + (Iмакс – Iном · kи),

где Iпуск.макс – наибольший из пусковых токов двигателей в группе, А;

Iмакс – максимальный расчетный ток группы электроприемников, А;

Iном – номинальный ток электроприемника имеющий наибольший Iпуск, А;

kи – коэффициент использования для электроприемника имеющего наибольший пусковой ток.

Диаметр труб находим по формуле:

где d1,d2,...,dn - наружный диаметр провода;

n1,n2,...,nn - число проводов и кабелей данного размера.

Для удобства результаты расчетов сведены в таблицу 7.

Таблица 7

Наименование участка и эл. приемника		Передаваемая мощность Рном, кВт/соsφ; Sp, кВА		Расчетные токи		Допустимый ток А	марка	Сечение, мм2	Длина, м	Способ прокладки		Диаметр трубы (мм)	Автоматический выключатель
Наименование участка и эл. приемника		Передаваемая мощность Рном, кВт/соsφ; Sp, кВА		Iдл, А	Iкр, А	Допустимый ток А	марка	Сечение, мм2	Длина, м	Способ прокладки		Диаметр трубы (мм)	Тип и номинальный ток Iном, А	Номинальный ток расцепителя Iном.р, А
РУ-1
РУ-1	16	30,00		46,51	232,55	67,0	АВВГ	3×16–1×10	18		в канале, в трубе	26	ВА201-4/63-D	63
СП-1	23	18/0,65		42,07	210,4	50,0	АВВГ	3×10–1×6	12		в канале, в трубе	26	ВА201-4/63-B	63
	24	15/0,65		35,06	105,2	37,0		3×6–1×4	8		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	25	11,25/0,55		31,08	155,4	37,0		3×6–1×4	5		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	27	11,25/0,55		31,08	155,4	37,0		3×6–1×4	8		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
до СП-1		37,83		57,47	267,84	67,0	АВВГ	3×16–1×10	37		в канале	--	ВА201-4/63-C	63
СП-2	1	4,15/0,55		11,46	57,32	20,0	АВВГ	4 × 2,5	16		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	3	4,15/0,55		11,46	57,32	20,0		4 × 2,5	14		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	5	11,25/0,55		31,08	155,39	37,0		3×6–1×4	12		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	7	3/0,6		31,08	155,39	37,0		3×6–1×4	12		в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	22	18/0,65		42,07	210,37	50,0		3×10–1×6	7		в канале, в трубе	26	ВА201-4/63-B	63
	26	11,25/0,55		31,08	155,39	37,0		3×6–1×4	7		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
до СП-2		29,52		44,86	255,2	67,0	АВВГ	3×16–1×10	26		в канале	--	ВА201-4/63-C	63
СП-3	2	4,15/0,55		11,46	57,32	20,0	АВВГ	4 × 2,5	3		в канале	--	ВА201-4/16-B	16
	4	4,15/0,55		11,46	57,32	20,0		4 × 2,5	3		в канале	--	ВА201-4/16-B	16
	6	3/0,6		7,60	37,98	20,0		4 × 2,5	7		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	9	2,2/0,6		5,57	27,85	20,0		4 × 2,5	13		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	11	2,2/0,7		4,78	23,88	20,0		4 × 2,5	17		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	19	3/0,65		7,01	35,06	20,0		4 × 2,5	31		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
до СП-3		8,27		28,41	85,7	50,0	АВВГ	3×10–1×6	11		в канале	--	ВА201-4/40-C	40
РУ-2
РУ-2	8	30/0,98		46,51	232,55	67,0	АВВГ	3×16–1×10	3		в канале	--	ВА201-4/63-D	63
РУ-2	36	19,9/0,5		60,47	302,35	67,0	АВВГ	3×16–1×10	13		в канале, в трубе	28	ВА201-4/63-D	63
СП-4	10	1,5/0,78		2,92	14,61	20,0	АВВГ	4 × 2,5	7		в канале	--	ВА201-4/16-B	16
	13	1,5/0,55		4,14	20,72	20,0		4 × 2,5	3		в канале	--	ВА201-4/16-B	16
	14	10/0,65		23,37	116,87	27,0		4×4	4		в канале	--	ВА201-4/31,5-B	31,5
	17	1,5/0,55		4,14	20,72	20,0		4 × 2,5	10		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	18	2,2/0,8		4,18	20,89	20,0		4 × 2,5	13		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
до СП-4		12,04		38,76	341,1	50,0	АВВГ	3×10–1×6	10		в канале	--	ВА201-4/40-C	40
СП-5	32		11,25/0,55	31,08	155,39	37,0	АВВГ	3×6–1×4	15		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	33		11,25/0,55	31,08	155,39	37,0		3×6–1×4	10		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	34		4,15/0,55	11,46	57,32	20,0		4 × 2,5	4		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	35		10/0,65	23,37	116,87	27,0		4×4	4		в канале, в трубе	36	ВА201-4/31,5-B	31,5
до СП-5		19,43		55,68	211,07	67,0	АВВГ	3×16–1×10	33		в канале	--	ВА201-4/63-C	63
СП-6	12		5,5/0,65	12,86	64,28	20,0	АВВГ	4 × 2,5	11		в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	15		10/0,65	23,37	116,87	27,0		4×4	11		в канале, в трубе	36	ВА201-4/31,5-B	31,5
	20		5,5/0,8	10,45	52,23	20,0		4 × 2,5	30		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	21		1,5/0,7	3,26	16,28	20,0		4 × 2,5	26		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	28		11,25/0,55	31,08	155,39	37,0		3×6–1×4	23		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	29		11,25/0,55	31,08	155,39	37,0		3×10–1×6	17		в канале, в трубе	22	ВА201-4/31,5-B	31,5
	30		5,5/0,55	15,19	75,97	20,0		4 × 2,5	8		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
	31		1,5/0,55	4,14	20,72	20,0		4 × 2,5	11		в канале, в трубе	18	ВА201-4/16-B	16
до СП-6		33,29		50,58	155,39	67,0	АВВГ	3×16–1×10	23		в канале	--	ВА201-4/63-C	63
Мостовой кран ПВ-25%, Q=25 т.	троллельный токопровод		19,9/0,5			136,0	ШТМ-50	50	35		по столбам	--	ВА201-4/63-D	63

Длину кабеля определяем согласно масштабу цеха. Полную длину кабеля определяем как сумму длин согласно масштабу и 1,5 м как запас на разделку и выводы кабелей из каналов (труб) до места подключения ЭП.

Приложение №1

Пояснение выбора выключателя

Выбор выключателей произведем с помощью время-токовых характеристик

Для защиты силовых пунктов и других подключений к шинам РУ из литературы [5] выбираем автоматические выключатели серии ВА103, ВА201, предназначенных для проведения тока в нормальном режиме и отключения при коротких замыканиях, перегрузках, а также для оперативных включений и отключений электрических цепей переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380 В.

Выключатели имеют сертификаты и соответствует требованиям ГОСТ:

1. Выключатели серии ВА103:

− Соответствуют требованиям ГОСТ Р 50030.2−99

− Сертификат № РОСС СN.МЕ86.В00100 (4211514)

– Орган по сертификации продукции электротехники АНО ЦСЭ

«НИИЭЛЕКТРОАППАРАТ», РОСС RU.0001.1ME86

2. Выключатель серии ВА201:

− Соответствует требованиям ГОСТ Р 50030.2−99

− Сертификат № РОСС СN.МЕ86.В00101 (4211565)

− Орган по сертификации продукции электротехники АНО ЦСЭ «НИИЭЛЕКТРОАППАРАТ», РОСС RU.0001.1ME86

Рис. 1 − Амперсекундная характеристика выключателя серии ВА201-В

Рис 2 − Амперсекундные характеристики выключателя серии ВА103-D

Необходимым условием корректной работы коммутационной аппаратуры в цехе является согласование рабочих амперсекундных характеристик автоматических выключателей. На рис.3 показано, что избирательность выключателей достигнута. Амперсекундные характеристики выключателей не пересекаются.

Рис. 3 Амперсекундные характеристики выключателей серии ВА-201 и ВА103

Рисунок 3− Амперсекундные характеристики выключателя серии ВА103-С

Таблица 1 Время-токовые рабочие характеристики

	Начальное состояние	Тестовый ток	Пределы времени расцепления или не расцепления	результаты испытаний	Примечание
1	Холодный	1,1·In	T≥1h(при In≤63A) T≥2h(при In>63 A)	без расцепления
2	Сразу после предыдущего теста	1,45·In	T<1h(при In≤63A) T≥2h(при In>63 A)	расцепление	Непрерывное наростание тока в течении 5 сек.
3	Холодный	2,55·In	1s<T<60s(при In≤32A) 1s<T<120s (при In>32A)	расцепление
4	Холодный	3·In	T≥0,1s	без расцепления	B-тип
		5·In	T<0,1s	расцепление	B-тип
		5·In	T≥0,1s	без расцепления	С-тип
		10·In	T<0,1s	расцепление	С-тип
		10·In	T≥0,1s	без расцепления	D-тип
		50·In	T<0,1s	без расцепления	D-тип

Литература

1. Барченко Т.Н., Закиров Р.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие к курсовому проекту. – Томск, изд. ТПИ им. С.М Кирова, 1993.

2. Волков В.М. Электроснабжение промышленных предприятий: методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005.

3. Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д. Электроснабжение предприятий и установок: Учебное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. для студ. вузов. – М: Высш. шк., 1986.

5. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергия, 1979.

6. Правило устройства электроустановок. Шестое издание. Дополненное с исправлениями. – М.: Госэнергонадзор, 2000.

7. Промышленный каталог электротехнической продукции «Информэлектро».

8. Томилёв Ю.Ф., Никулин Л.Г., Селедков М.С. «Электроснабжение промышленных предприятий»: Методические указания к курсовому проектированию. – Архангельск РИО АЛТИ, 1986

9. Соколов Б.А., Соколова Н.Б., «Монтаж электрических установок»: Третье

Страницы: 1, 2, 3

МЕНЮ