Разработка системы электроснабжения механического цеха

– ток срабатывания расцепителя (срабатывание отсечки) выключателя, А,

где kн – коэффициент надежности, для ВА51 кн = 2,1, о.е.;

 Iкр – кратковременный максимальный ток, А,

 Iкр = Iпуск – для ответвлений и одиночных электроприёмников;

 Iкр = Iпик – для группы электроприёмников.

Пиковый ток группы электроприёмников, А,

,

где – номинальный ток наибольшего электроприёмника рассматриваемой группы, А,

,

- пусковой ток наибольшего электроприёмника, А,

,

где Kп – кратность пускового тока наибольшего электроприёмника, о.е.,

Kп = 5¸7 – для асинхронного электродвигателя с к.з. ротором, о.е.;

Ки – коэффициент использования наибольшего электроприёмника, о.е.

Проверка защитной аппаратуры производится по следующим условиям:

1)                Чувствительность к однофазному току КЗ:

 ,

где Iап.з = IСО – для автоматов;

Коэффициент чувствительности должен быть больше 1,4 ÷1,5 – при защите автоматическими выключателями;

2)                По отключающей способности:

 ,

где  – предельная коммутационная способность аппарата, кА;

3)                На динамическую устойчивость:

 ,

 где  – ток динамической устойчивости аппарата, кА.

Пример расчёта пикового тока для линии КТП – РП-18:

Номинальный ток наибольшего электроприёмника (лифта), А,

.

Пусковой ток наибольшего электроприёмника, А,

.

Пиковый ток, А,

.

Расчёт пиковых токов для других линий, отходящих от КТП, производится аналогично. Результаты расчёта приведены в таблице 2.13.

Пример выбора автомата приводится для линии КТП – РП-18.

Выбирается автомат ВА51-29 с IН.РАСЦ. = 31,5 А.

Условие выполняется.

Ток срабатывания отсечки принимается равным десятикратному току расцепителя:

.

Условие выполняется.

После выбора автоматов предварительно выбранные сечения проводников (проводов, кабелей) по условию нагрева и по потере напряжения должны быть проверены на выполнение условия защиты проводников от перегрева токами короткого замыкания. Необходимо рассчитать, чтобы номинальные токи расцепителей аппаратов защиты по отношению к допустимым длительным токовым нагрузкам проводников имели кратность не более 100%. Выполнение этого условия гарантирует в случае короткого замыкания срабатывание выключателя раньше, чем провод или кабель нагреется до опасной температуры. Если это условие не выполняется, то выбирают проводник с большей площадью сечения и с большим допустимым током.

Условие проверки, %,

где k – кратность номинального тока расцепителя аппарата защиты по отношению к допустимой длительной токовой нагрузке проводника /4/, о.е.;

.

Условие выполняется.

Проверка автомата:

1)                Чувствительность однофазному току КЗ:

 ;

 ;

2)                По отключающей способности:

 ,

 ;

3)                На динамическую устойчивость:

 ,

 .

Выбранный автомат не проходит по максимальным токам КЗ , но допускается к установке т.к. вводной автомат имеет ток срабатывания отсечки меньше, чем ток одноразовой коммутационной способности выбранного выключателя, и отключит КЗ.

Выбор автоматов других линий приводится в таблице 2.7.

Выбор вводного автомата на КТП производится по номинальному току трансформатора, с учётом перегрузки.

Номинальный ток трансформатора с учётом перегрузки, А,

Выбирается автоматический выключатель типа ВА53-43 с IН.РАСЦ. = 1600 А.

Выбор секционного автомата на КТП производится по току трансформатора, А,

Выбирается автоматический выключатель типа ВА53-41 с IН.РАСЦ.= 1000 А.

Выбор автомата на КТП на линию к конденсаторной установке производится по зарядному току КУ, А,

,

.

Выбирается автоматический выключатель типа ВА51-39 с IН.РАСЦ. = 630 А.

Выбор коммутационных аппаратов производится также для распределительных пунктов РП-15 и РП-18 аналогично выбору выключателей на КТП. Результаты приводятся в таблице 2.7.

2.6.2 Выбор автоматических выключателей в ЩО

Выбор автоматов в ЩО производится по расчетному току групповых и питающих (для МЩО) линий, чтобы выполнялось условие Ip<Iн.расц . Для групповых линий на основании таблицы 2.2 выбираются автоматы ВА51-29 с номинальными токами расцепителей 6,3, 10 и 16 А для соответствующих участков. Для питающих линий выбираются автоматы ВА51-29. Для щита ЩО4 номинальный ток расцепителя 6,3 А; для щитов ЩО3 и ЩО6 - 10 А; для щитов ЩО1 и ЩО9 - 16 А; для щитов ЩО5, ЩО7 и ЩО8 - 25 А. На линии к магистральному щиту освещения устанавливается выключатель ВА52-33 с Iн.расц=125 А.

2.6.3 Выбор силовых распределительных пунктов и групповых

щитов освещения

Для распределения электроэнергии применяют распределительные шкафы (пункты) с автоматическими выключателями или плавкими предохранителями. Распределительные пункты серий ПР11, ПР24 и ПР9000 снимают с производства. Вместо них для сетей переменного тока 50 Гц выпускаются шкафы ПР8501 для силовых и осветительных ЭУ, которые с трёхполюсными выключателями могут быть использованы также и для силовых ЭП. Продолжается выпуск силовых распределительных шкафов серии ШР11 с плавкими предохранителями ПН-2 (или НПН-2) и с рубильником на вводе.

Принимаются к установке силовые распределительные шкафы серии ПР8501 с зажимами на вводе.

В качестве групповых щитов освещения используется распределительные пункты ПР8501 с зажимами на вводе с однополюсными автоматами типа ВА51-29.

2.10 Релейная защита трансформатора цеховой подстанции

В процессе эксплуатации системы электроснабжения возникают повреждения ее элементов. Наиболее опасными и частыми видами повреждений являются короткие замыкания, вследствие которых нарушается нормальная работа системы электроснабжения.

При протекании токов короткого замыкания элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому воздействию. Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой и обеспечивающих с заданной степенью быстродействия отключение поврежденного участка или сети.

С учётом требований ПУЭ для защиты силовых трансформаторов цеховой подстанции используются следующие виды защит:

1)                                          Токовая отсечка – предназначена для защит от междуфазных коротких замыканий на стороне высокого напряжения трансформатора и на его ошиновке. Эта защита не должна работать при междуфазных коротких замыканиях на стороне 0,4 кВ и при коротких замыканиях на отходящих линиях. Данная защита является быстродействующей, действует на отключение трансформатора.

2)                                          МТЗ – предназначена для защиты от всех видов повреждений внутри обмотки и на выводах, а также для осуществления резервирования защит отходящих присоединений. Данная защита также может при необходимости обеспечить дальнее резервирование, имеет выдержку времени. Работает на отключение трансформатора.

3)                                          Токовая защита нулевой последовательности – предназначена для защиты от однофазных замыканий на стороне 0,4 кВ трансформатора в зоне резервирования, является основной. Устанавливается на трансформаторах со схемой соединения D/U0, U/U0. Отстраивается от тока небаланса, работает на отключение межсекционного и вводного автомата.

В данном случае для защиты от токов однофазного короткого замыкания используется автоматический выключатель установленный на стороне 0,4 кВ после трансформатора и следовательно, токовая защита нулевой последовательности не применяется.

4)                                          Газовая защита – от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа и от понижения уровня масла, выполняется с использованием реле давления и мембраны в крышке бака трансформатора.

5)                                          Токовая защита от перегрузки – предназначена для защиты от токов, обусловленных перегрузкой трансформаторов, действует на сигнал.

Расчет параметров срабатывания максимальной токовой отсечки:

Ток срабатывания мгновенной токовой отсечки (МТО), А,

,    

где кот – коэффициент отстройки, принимается равным 1,2, о.е;

– максимальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени, на стороне низкого напряжения трансформатора, А;

кТ – коэффициент трансформации защищаемого трансформатора, о.е;

.

Ток срабатывания реле МТО, А,

,      

где ксх – коэффициент схемы, равный 1, о.е;

кТТ – коэффициент трансформации трансформатора тока, о.е;

Трансформатор тока выбирается по номинальному току трансформатора на стороне высокого напряжения IВН.ном, А,

,

.

Принимается трансформатор тока с номинальным первичным током 75А, имеющий ктт=15.

.

Коэффициент чувствительности защиты, о.е,

,     

где – ток двухфазного короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора, А;

,     

где – ток трёхфазного короткого замыкания на стороне высокого напряжения трансформатора, принимается, в связи малой протяжённостью высоковольтной КЛ, равным току трёхфазного КЗ на шинах РУ 6 кВ, А;

;

,

т.е. требуемая чувствительность обеспечивается.

Расчет параметров срабатывания максимальной токовой отсечки МТО:

,    

где кот = 1,2;

кВ – коэффициент возврата реле, принимается равным 0,85, о.е;

Iраб.max – наибольшее значение рабочего тока трансформатора, принимается равным 1,3∙IВН.ном с учетом допустимой перегрузки трансформатора в послеаварийном режиме, А;

.

Ток срабатывания реле МТО, А,

,    

.

Коэффициент чувствительности защиты, о.е,

,     

где – ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме на стороне высокого напряжения трансформатора при коротком замыкании на стороне 0,4 кВ, А;

,     

;

,

т.е. требуемая чувствительность обеспечивается.

Время срабатывания защиты, с,

tсз = tсз.пр + Dt , 

где tсз.пр – время срабатывания защит отходящих присоединений, принимается равным 0,5,с;

Dt – ступень селективности, равная 0,5, с;

tсз = 0,5 + 0,5 =1.

Расчёты параметров срабатывания токовой защиты от перегрузки с действием на сигнал.

Ток срабатывания токовой защиты с действием на сигнал, А,

Iсз= кн∙1,3∙IВН.ном,

где кн = 1,05;

Iсз=1,05∙1,3∙60,622=82,749.

Ток срабатывания реле, А,

,     

.

Время срабатывания защиты, с;

tсз=,

tсз=1+0,5=1,5.

2.11 Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам. Схема защитного заземления представлена на рисунке.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением. Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных и аварийных условиях.

Корпусы электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции и контакте их с токоведущими частями. Если корпус при этом не имеет контакта с землёй, то прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе.

Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и напряжения шага. Это достигается путём уменьшения потенциала заземлённого оборудования (за счёт уменьшения сопротивления заземления), а также путём выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземлённого оборудования.

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема заземления в сетях трехфазного тока

1 – заземлённое оборудование; 2 – заземлитель рабочего заземления; 3 – заземлитель защитного заземления.

Область применения защитного заземления:

-              сети до 1000 В переменного тока – трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

-              сети выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом работы нейтрали.

В сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от сопротивления заземления и при его уменьшении ток возрастает.

Расчёт заземлителя подстанции 6/0,4 кВ:

Расчёт производится для понизительной подстанции, на которой установлены два трансформатора ТМЗ-630/6 с заземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ. Заземлитель выбирается выносного типа, расположенный по контуру у наружной стены подстанции. Естественных заземлителей нет. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна общая протяженность кабельных линий 6 кВ lКЛ=1 км. Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной lВ=3 м, диаметром d=25 мм. Верхние концы, которых соединяются между собой с помощью горизонтального электрода выполненного из той же стали, уложенной на глубине H0=0,7 м. Предварительная схема заземлителя и размеры представлены на рисунке . По предварительной схеме принимаем количество вертикальных электродов n=15 шт. Удельное сопротивление земли ρизм=100 Ом∙м.

Расчётный ток замыкания на землю, А,

где Uлин – линейное напряжение, кВ;

Требуемая норма сопротивления заземляющего устройства определяется из двух условий:

-               Ом для U до 1000 В;

-               Ом для U>1000 В при условии, что заземлитель используется одновременно и для установок U до 1000 В.

Рисунок 2.8 – Предварительная схема заземлителя

По первому условию:

.

Принимается норма сопротивления заземляющего устройства rн=4 Ом.

Удельное сопротивление земли для горизонтального и вертикального электродов, Ом×м:

,

,

где ксг, ксв – повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов, о.е;

ксг=3,5; ксв=1,5.

Расположение вертикальных электродов относительно поверхности земли представлено на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Расположение вертикального заземлителя

Расчётное сопротивление растеканию вертикальных электродов, Ом,

.

Примерное число вертикальных электродов при предварительно принятом коэффициенте использования ηв=0,56,

N=RВ/( ηвrн),

N=46,4/(0,56∙4)=20,7.

Принимается N=20, расстояние между вертикальными электродами a=3 м.

Длина горизонтального электрода, м,

lг=N∙a,

lг=20∙3=60.

Сопротивление растеканию горизонтальных электродов, Ом,

Действительное сопротивление растеканию горизонтальных электродов, Ом, с учетом экранирования

 Rг.д=Rг/ηг,

где ηг – коэффициент использования горизонтальных электродов при N=20 и а/l=1;

 Rг.д=10,7/0,42=25,5.

Уточненное сопротивление вертикальных электродов, Ом,

 ,

 =4,74.

Уточненное число вертикальных электродов при ηв=0,5 (для N=20, а/l=1, при расположении электродов по контуру)

N=RВ/( ηвRвΣ),

N=46,4/(0,5∙4,74)=19,6.

Окончательно принимается число вертикальных электродов N=20.

2.13 Энергетический менеджмент

Энергия всегда была ресурсом, необходимым для производства, но сейчас она стала признаваться одним из главных источников затрат, который заслуживает особого внимания. Развивающееся направление энергетического менеджмента подразумевает управление потреблением энергии с целью уменьшения затрат предприятия путем улучшения энергетической эффективности. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности приводит к целому ряду преимуществ:

·                    увеличение прибыльности;

·                    бóльшая конкурентоспособность;

·                    сохранение рабочих мест;

·                    увеличение вероятности “выжить”;

·                    дополнительные средства на развитие бизнеса.

Реальное улучшение энергетической эффективности должно основываться не только на технических решениях, но и на более совершенном управлении. Исторически российские предприятия не придают особого значения эффективности использования и передачи электроэнергии. Признание важности электроэнергии как одного из видов ресурсов, который требует такого же менеджмента, как и любой другой дорогостоящий ресурс, а не как накладных расходов предприятия, является первым шагом к улучшению энергоэффективности и уменьшению затрат.

Как только важность энергетического менеджмента осознана, необходимо рассмотреть следующие аспекты:

·                    текущее состояние энергетического менеджмента;

·                    энергетическую политику (официальная заинтересованность в энергоменеджменте на предприятии);

·                    организационные аспекты – интегрирование энергоменеджмента в официальные и неофициальные структуры предприятия;

·                    мотивация – как создать эффективные взаимоотношения с потребителями электроэнергии и стимулировать энергосбережение;

·                    информационные системы – выбор подходящей и эффективной энергосистемы;

·                    маркетинг – где и каким образом пропагандировать и рекламировать энергоменеджмент;

·                    инвестирование – выбор проектов и обоснование вложений в повышение энергоэффективности;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9