Расчет электроснабжения цеха - Курсовая работа

11) Определим значения , , : С учетом осветительной и сварочной нагрузок: Полученные данные заносим в таблицу №1.1 Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам: Полученные значения заносим в таблицу №1.

электрический нагрузка трансформатор кабель

Целью данного курсового проекта является получение новых и закрепление имеющихся знаний, а также проявление творческих способностей в области проектирования электроснабжения небольших цехов.

Данный курсовой проект (КП) является завершающим этапом в изучении основного курса специальности «Электроснабжение промпредприятий».

В процессе выполнения КП предстоит выбрать вариант конфигурации сети цеха на 0,4КВ. В расчетном варианте необходимо определить токи короткого замыкания и выбрать коммутационную аппаратуру, при этом предусмотреть, чтобы система электроснабжения обладала высокими технико-экономическими показателями и обеспечивала бы соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.

Исходные данные на курсовой проект

Номер рисунка 1 (распределительная сеть 0,4 КВ)

Вариант № 2

Наименование электроприемников, их количество и мощности

№ Наименование ЭП Номер на плане Мощность,КВТ шт.

1 Кругло-шлифовальный 1-13 21 13

2 Токарно-револьверный 14-18 17 5

3 Вертикально-сверлильный 19-24 29 5

4 Токарный полуавтомат 25-28 23 14

5 Плоскошлифовальный 29-31 18 3

6 Токарный с ЧПУ 32,33 44 2

7 Горизонтально-проточный 34-36 21 3

8 Горизонтально-расточный 37-40 23 4

9 Вентустановка 41,42 15 2

10 Радиально-сверлильный 43-45 42 3

11 Безцентро-шлифовальный 46,47 29 2

12 Токарно-винторезный 48,49 12 2

13 Точильно-шлифовальный 50-54 21 5

14 Нагревательная печь 55,56 80 2

15 Термическая печь 57,59 60 3

16 Электротермическая печь 60-62 55 3

17 Вентустановка 63 12 1

18 Точечные стационарные 64-67 120 4

19 Сварочные стыковые 68-70 90 3

20 Сварочные шовные роликовые 71-73, КВА 100 3

21 Сварочные точечные 74-76, КВА 110 3

22 Вентустановка 77,78, КВА 18 2

1. Расчет трехфазных электрических нагрузок в распределительной сети 0,4 КВ

Расчет электрических нагрузок производится методом расчетного коэффициента. Данный метод расчета позволяет определить электрические нагрузки электроприемников напряжением до 1000 В. Произведем расчет для электроприемника «кругло-шлифовальный» станок.

Алгоритм расчета

1) Номинальная мощность электроприемника

2) Количество электроприемников, 3) По справочным данным определим значения коэффициентов использования и мощности, а также по ;

4) Суммарная мощность группы электроприемников:

5) Определяем среднюю активную и реактивную мощности данной группы электроприемников:

6) Найдем значение величины

Аналогичный расчет выполняем для всех остальных видов электроприемников, за исключением сварочной нагрузки. Полученные данные сводим в таблицу №1

7) Рассчитаем эффективное число электроприемников:

8) Определим средневзвешенный коэффициент использования:

9) Определим значение расчетного коэффициента : 10) для магистрального шинопровода имеем: при

11) Определим значения , , :

С учетом осветительной и сварочной нагрузок:

Полученные данные заносим в таблицу №1.1

Наименование эп N,шт Рном,КВТ Рсум,КВТ Ки cos tg Pcp,КВТ Qcp,КВТ n* Nэ Кр Рр,КВТ Qp,квар Sp,КВА Ір,А Кругло-шлифовальный 13 21 273 0,17 0,65 1,17 46.41 54.25 5733

Токарно-револьверный 5 17 85 0,18 0,65 1,17 15.3 17,88 1445

Вертикально-сверлильный 6 29 174 0,14 0,4 2.3 24.36 55.81 5046

Токарный полуавтомат 4 23 92 0,2 0,65 1,17 18.4 21.51 2116

Плоскошлифовальный 3 18 54 0,17 0,65 1,17 9,18 10,74 972

Токарный с ЧПУ 2 44 88 0,2 0,65 1,17 17,6 20,6 3872

Горизонтально-проточный 3 21 63 0,2 0,65 1,17 12,6 14,74 1323

Вентустановка 2 15 30 0,65 0,8 0.75 19,5 14,62 450

Радиально-сверлильный 3 42 126 0,14 0,4 2.3 17,64 40,6 5292

Безцентро-шлифовальный 2 29 58 0,2 0,65 1,17 11,6 13,6 1682

Токарно-винторезный 2 12 24 0,12 0,4 2.3 2,88 6,62 288

Точильно-шлифовальный 5 21 105 0,2 0,65 1,17 21 24,6 2205

Нагревательная печь 2 80 160 0,8 0,95 0,33 128 42.1 12800

Термическая печь 3 60 180 0,8 0,95 0,33 144 47.3 10800

Электротермическая печь 3 55 165 0,8 0,95 0,33 132 43.4 9075

Вентустановка 1 12 12 0,65 0,8 0,75 7.8 5.85 144

Вентустановка 2 18 36 0,65 0,8 0,75 23,4 17,55 648

Кран 1 50 50 0,15 0,5 1.73 7,5 12,97 2500

Горизонтально-расточный 4 23 92 0,17 0,65 1.17 15,64 18,3 2116

ИТОГО 66 1867 0,36 674,8 483 68507 51 0,7 472,4 338,1

Осветительная НГ 49,7 21,1

Сварочная НГ 56,9 86,8

Итого по цеху 579 446 731 1055

Таблица 1.1- Расчет нагрузок для выбора цехового трансформатора и ШМА

2. Расчет сварочной эквивалентной трехфазной нагрузки

Все машины контактной электросварки являются однофазными с повторно-кратковременным режимом работы.

Расчет электрических нагрузок машин контактной сварки производится по полной мощности, за расчетную нагрузку по нагреву принимается среднеквадратичная нагрузка.

Таблица 2.1- Исходные данные для расчета электрических нагрузок машин контактной сварки

Наименование ЭП

Точечные стационарные 4 120 0,55 0,03 0,8 2,88 16,62

Сварочные стыковые 3 90 0,55 0,02 0,8 1,44 10,18

Сварочные шовные роликовые 3 100 0,55 0,04 0,8 3,2 16

Сварочные точечные 3 110 0,55 0,04 0,8 3,52 17,6

1. Распределение нагрузки по трем парам фаз(отталкиваемся от номинальных значений):

2. Определим средние нагрузки каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.

3. Определим среднюю мощность каждой пары фаз:

4. Определим среднеквадратическую мощность каждой сварочной машины:

5. Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз:

6. Расчетная мощность всех сварочных машин определяеться по двум наиболее загруженным парам фаз:

7. Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам:

Полученные значения заносим в таблицу №1.1

3. Расчет осветительной нагрузки

Освещение рассчитывается по удельной нагрузке на единицу производственной площади: Определим площадь цеха:

Расчетная активная нагрузка:

где - удельная электрическая нагрузка на единицу производственной площади, КВТ/ . Примем, что и освещение производится люминесцентными лампами с cos

Расчетная реактивная нагрузка:

Полученные значения заносим в таблицу №1

4. Расчет нагрузки крана

Кран имеет три двигателя: тележки, моста, подъема.

Соотношения мощностей 1:2:3. Мощность крана 50 КВТ

Мощность тележки: Мощность моста: Мощность подъема: Коэффициенты включения: для тележки для моста для подъема

Определим мощности двигателей:

Определим номинальную мощность крана: Полученные значения заносим в таблицу №1.1

5. Выбор числа и мощности цехового трансформатора с учетом компенсации реактивной мощности

Применяем однотрансформаторную подстанцию, т.к в цехе приемники электроэнергии, допускающие перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, т.е для потребителей II и III категории, а также они допустимы для небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.

Т.к взаиное резервирование присутствует, то примем коэффициент загрузки

Выбор мощности силового трансформатора КТП производится с учетом компенсации реактивной мощности.

Мощность трансформатора определяется по активной расчетной нагрузке:

где - количество трансформаторов, равное 1;

- коэффициент загрузки, равный 0,8 берется из таблицы №1

Выбираем трансформатор ТМ-1000/10-У1с параметрами: ;

; ; ;

Определим реактивную мощность, которую целесообразно пропустить через трансформатор в сеть с напряжением до 1 КВ:

Первая составляющая мощности батареи конденсаторов в сети напряжением до 1000 В:

Вторая составляющая мощности батареи конденсаторов, определяемая в целях оптимального снижения потерь в трансформаторе и снижении потерь в сети 10 КВ:

где - экономическое значение = 0,25

Выбираем стандартные компенсирующие устройства по :

Определим реальный коэффициент загрузки трансформатора с учетом КУ:

Определим потери в трансформаторе

Потери определяются по следующим формулам:

р

6. Выбор магистрального и распределительных шинопроводов

Выбор ШМА

Выбираем магистральный шинопровод по расчетному току . Выбираем ШМА типа ШМА-73 на .

Выбор ШРА

Произведем расчет нагрузок для выбора ШРА. Составим таблицу нагрузок для расчета ШРА1,2 (таблицы № 7.1-7.2)

Алгоритм расчета как и у ШМА, но расчетный коэффициент находится по таблице 1 (спр. данные) где Кр 1, реактивная мощность находиться из условия для n : Qp = Qcp ; Pp = Кр Рср для n 10 : Qp =1,1 Qcp ; Pp = Кр Рср

Исходя из значений таблицы № по расчетному току . выбираем ШРА1 типа ШРА-73 - 400

Исходя из значений таблицы № по расчетному току . выбираем ШРА2 типа ШРА-73 - 250

7. Выбор силовых пунктов

Произведем расчет нагрузок для выбора СП. Составим таблицу нагрузок для расчета СП 1,2,3,4 (таблицы № 7.3-7.6)

Алгоритм расчета как и у ШРА, расчетный коэффициент находится по таблице 1 (спр. данные) где Кр 1, реактивная мощность находиться из условия для n 10 : Qp =1,1 Qcp ; Pp = Кр Рср

Проверим силовые пункты на токи отходящих линий

Выбираем силовые пункты: № 1. : ШРС1 - 54УЗ на номинальный ток шкафа 320 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей 100 А типа ПН2 - 100 (до 100 А)

Выбираем силовые пункты: № 2. : ШРС1 - 53УЗ на номинальный ток шкафа 250 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей 60 А типа НПН - 60 (до 63А)

Сделаем проверку на токи отходящих линий, возьмем самый мощный приемник с учетом tg

(точильно шлифовальный) и определим его номинальный ток:

Выбираем силовой пункт: № 3 : ШРС1 - 28 УЗ на номинальный ток шкафа 400 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей: 2х60 4х100 2х250 А типа ПН2 - 100 (до 100 А), НПН2-60 (до 63А), ПН2-250 (до 250А)

Сделаем проверку на токи отходящих линий, возьмем самый мощный приемник с учетом Ки (нагревательная печь) и определим его номинальный ток:

Выбираем силовой пункт: № 4 : ШРС1 - 54УЗ на номинальный ток шкафа 320 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей 100 А типа ПН2 - 100 (до 100 А)

Сделаем проверку на токи отходящих линий, возьмем самый мощный приемник с учетом tg (Электротермическая печь) и определим его номинальный ток:

Выбранные силовые пункты выбраны верно

Таблица 7.1- Расчет ШРА- 1.

Наименование ЭП ? КВА

Кругло-шлифовальный 13 21 273 0,17 0,65 1,17 46,41 54,25 5733

Токарно-револьверный 5 17 85 0,18 0,65 1,17 15,3 17,88 1445

Вертикально -сверлильный 6 29 174 0,14 0,4 2,3 24,36 55,81 5046

Вентустановка 2 15 30 0,65 0,8 0.75 19,5 14,62 450

ИТОГО 26 568 0,19 1,33 109,47 145,49 12872 26 1,1 120,42 145,49 188,8 272,5

Таблица 7.2- Расчет ШРА- 2.

Наименование ЭП ? КВА

Токарный полуавтомат 4 23 92 0,2 0,65 1,17 18.4 21.51 2116

Плоскошлифовальный 3 18 54 0,17 0,65 1,17 9,18 10,74 972

Токарный с ЧПУ 2 44 88 0,2 0,65 1,17 17,6 20,6 3872

Горизонтально-проточный 3 21 63 0,2 0,65 1,17 12,6 14,74 1323

Горизонтально-росточный 4 23 92 0,17 0,65 1.17 15,64 18,3 2116

ИТОГО 16 389 0,19 1,17 73,42 85,9 10399 15 1,26 92,5 85,9 126,2 182

Таблица 7.3 - Расчет СП-1.

Наименование ЭП ? КВА

Радиально -сверлильный 3 42 126 0,14 0,4 2.3 17,64 40,6 5292

Безцентро-шлифовальный 2 29 58 0,2 0,65 1,17 11,6 13,6 1682

Токарно - винторезный 2 12 24 0,12 0,4 2.3 2,88 6,62 288

ИТОГО 7 208 0,154 2,06 32,12 60,82 7262 6 1,96 62,95 66,9 91,8 132,5

Таблица 7.4 - Расчет СП-2.

Наименование ЭП ? КВА

Точильно-шлифовальный 5 21 105 0,2 0,65 1,17 21 24,6 2205

ИТОГО 5 105 0,2 1,17 21 24,6 2205 5 1,78 37,4 27,06 46,2 66,7

Таблица 7.5 - Расчет СП-3.

Наименование ЭП ? КВА

Нагревательная печь 2 80 160 0,8 0,95 0,33 128 42,1 12800

Термическая печь 3 60 180 0,8 0,95 0,33 144 47,3 10800

ИТОГО 5 340 0,8 272 89,4 23600 5 1 272 98,34 289,2 417,4

Таблица 7.6 - Расчет СП-4.

Наименование ЭП ? КВА

Электротермическая печь 3 55 165 0,8 0,95 0,33 132 43,4 9075

Вентустановка 1 12 12 0,65 0,8 0,75 7,8 5,85 144

ИТОГО 4 179 0,78 0,35 139,8 49,25 9219 4 1 139,8 54,18 149,9 216,4

Выбор силовых пунктов сварочного отделения

Выбор силового пункта №5

Составим таблицу загрузок (таблица № 7,7)

Таблица 7.7- Расчет СП №5

Наименование ЭП

Точечные стационарные 4 120 0,55 0,03 0,8 2,88 16,62

Сварочные точечные 3 110 0,55 0,04 0,8 3,52 17,6

Алгоритм расчета

1. Распределяем нагрузки по трем парам фаз:

2. Определим средние нагрузки каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.

3.Определим среднюю мощность каждой пары фаз,например, АВ:

4. Определим среднеквадратическую мощность каждой сварочной машины:

5.Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз, например, АВ, определяется по формуле:

6. Расчетная мощность всех сварочных машин определяеться по 2-ум наиболее загруженным парам фаз:

7. Определим расчетную активную и реактивную и полную мощность :

= 82,4 КВА

Выбираем силовой пункт № 5 : ШРС1 - 53УЗ на номинальный ток шкафа 320 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей 60 А типа НПН2 - 60 (до 63А)

Проверим силовой пункт на токи отходящих линий: Определим номинальный ток для одной машины - точечный стационарный с максимальной :

Силовой пункт выбран верно

Выбор силового пункта №6

Составим таблицу загрузок (таблица № 7.8)

Таблица 7.8 - Расчет СП №6

Наименование ЭП

Сварочные стыковые 3 90 0,55 0,02 0,8 1,44 10,18

Сварочные шовные роликовые 3 100 0,55 0,04 0,8 3,2 16

Алгоритм расчета

1. Распределяем нагрузки по трем парам фаз:

2. Определим средние нагрузки каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.

3.Определим среднюю мощность каждой пары фаз,например, АВ:

4. Определим среднеквадратическую мощность каждой сварочной машины:

5.Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз, например, АВ, определяется по формуле:

6. Расчетная мощность всех сварочных машин определяеться по 2-ум наиболее загруженным парам фаз:

7. Определим расчетную активную и реактивную и полную мощность :

Кроме сварочной нагрузки к СП-6 подключена две вентустановки, с Суммируем сварочную нагрузку и нагрузку вентустановок.

= 101 КВА

Выбираем силовой пункт № 6 : ШРС1 - 53УЗ на номинальный ток шкафа 320 А с числом отходящих линий 8 и номинальным током предохранителей 60 А типа НПН2 - 60 (до 63А)

Проверим силовой пункт на токи отходящих линий: Определим номинальный ток для одной машины - сварочный - стыковой с максимальной :

Силовой пункт выбран верно

8. Выбор кабелей и кабельных перемычек

Сечение жил кабелей цеховой сети выбирают по нагреву длительным расчетным током по условию:

где расчетный ток, А;

длительно допустимый ток заданного сечения, А.

номинальная мощность электроприемника, КВТ;

номинальный коэффициент мощности электроприемника.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором должно выполнятся условие:

для печей и сварочных машин:

За расчетный ток для сварочных машин принимаем среднеквадратический ток:

Таблица 8.1 - Выбор кабелей для ЭП, у которых АД с К.З. ротором является привод.

Наименование ЭП

Кругло-шлифовальный 21 0,65 46,6 58,29 60 16

Токарно-револьверный 17 0,65 37,7 47,18 60 16

Вертикально-сверлильный 29 0,4 104,6 130,8 155 70

Токарный полуавтомат 23 0,65 51 63,84 80 25

Плоскошлифовальный 18 0,65 40 50 60 16

Токарный с ЧПУ 44 0,65 97,7 122,1 155 70

Горизонтально-проточный 21 0,65 46,6 58,3 60 16

Горизонтально-расточный 23 0,65 51 64 80 25

Вентустановка 15 0,8 27 34 46 10

Радиально-сверлильный 42 0,4 151,5 189,4 190 95

Бесцентро-шлифовальный 29 0,65 64,4 80,5 80 25

Токарно-винторезный 12 0,4 43,3 54,1 60 16

Точильно-шлифовальный 21 0,65 46,6 58,3 60 16

Вентустановка 12 0,8 21,65 27 29 4

Вентустановка 18 0,8 32,5 40,6 46 10

Кран 50 0,5 144,3 180,4 190 95

Таблица 8.2- Выбор кабелей для ЭП термического отделения

Наименование ЭП

Нагревательная печь 80 0,95 121,54 155 70

Термическая печь 60 0,95 91,16 95 35

Электротермическая печь 55 0,95 83,56 95 35

Таблица 8.3 - Выбор кабелей для ЭП сварочного отделения

Наименование ЭП

Точечные стационарные 16,62 41,5 46 10

Сварочные точечные 17,6 44 46 10

Сварочные стыковые 10,18 25,5 29 4

Сварочные шовные роликовые 16 40 46 10

Таблица 8.4- Выбор кабелей и кабельных перемычек между ШМА и ШРА,СП, Наименование шинопровода

ШМА- ШРА - 1 272,5

ШМА- ШРА - 2 182

ШМА- СП - 1 132,5 190 95

ШМА- СП - 2 66,7 95 35

ШМА- СП - 3 417,4

ШМА- СП - 4 216,4 220 120

ШМА- СП - 5 119 120 50

ШМА- СП - 6 146 155 70

Проверим кабель по допустимой потере напряжения:

Проверим кабель для кругло-шлифовального станка: =

= 0,79 расчетный ток кабельной линии, А;

длна кабельной линии, км;

погонное активное и реактивное сопротивление кабелей, количество параллельно проложенных кабелей.

Данные заносим в таблицы № 8

Таблица 8.5 Проверка кабельных линий по потере напряжения.

Наименование ЭП

Кругло-шлифовальный 21 3 0,65 46,6 1,94 0,0675 3,17 0,79

Токарно-револьверный 17 4.3 0,65 37,7 0,62 0,0625 1,26 0,31

Вертикально-сверлильный 29 3 0,4 104,6 0,443 0,0612 1,26 0,31

Вентустановка 15 9,5 0,8 27 3,1 0,0730 11,2 2,7

Токарный полуавтомат 23 4 0,65 51 1,24 0,0662 3 0,75

Плоскошлифовальный 18 3.2 0,65 40 1,94 0,0675 2,9 0,72

Токарный с ЧПУ 44 2 0,65 97,7 0,443 0,0612 1,13 0,28

Горизонтально-проточный 21 4,5 0,65 46,6 1,94 0,0675 4,7 1,19

Горизонтально-росточный 23 4 0,65 51 1,24 0,0662 3,02 0,75

Радиально - сверлильный 42 6,4 0,4 151,5 0,326 0,0602 3,1 0,77

Безцентро-шлифовальный 29 3.2 0,65 64,4 1,24 0,0662 3,05 0,76

Токарно - винторезный 12 11 0,4 43,3 1,94 0,0675 6,9 1,7

Точильно-шлифовальный 21 14 0,65 46,6 1,94 0,0675 14,8 3,7

Нагревательная печь 80 3.2 0,95 121,5 0,443 0,0612 2,95 0,73

Термическая печь 60 3.2 0,95 91,16 0,89 0,0637 4,37 1,09

Электротермическая печь 55 5.5 0,95 83,56 0,89 0,0637 6,8 1,7

Вентустановка 12 2.5 0,8 21,65 5,17 0,09 3,92 0,98

Вентустановка 18 8 0.8 32,5 5,17 0,09 18,8 4,7

Все кабели проверку проходят.

Таблица 8.6 Проверка кабельных линий от ШМА к СП сварочного отделения

Наименование инопровода

ШМА-СП-5 119 0,55 0,835 21 0,62 0,0625 16,9 4,24

ШМА-СП-6 146 0,55 0,835 6 0,443 0,0612 4,4 1,1

Все кабели проверку проходят

Таблица 8.7 Проверка кабельных линий сварочного отделения по потере напряжения.

Наименование ЭП

Точечные стационарные 16,62 41,5 0,55 0,83 16 3,1 0,073 20,2 5

Сварочные точечные 17,6 44 0,55 0,83 14 3,1 0,073 18,8 4,7

Сварочные стыковые 10,18 25,5 0,55 0,83 12 5,17 0,09 15,4 3,86

Сварочные шовные роликовые 16 40 0,55 0,83 11,5 3,1 0,073 14 3,5

Все кабели проверку проходят

9. Расчет токов короткого замыкания

Расчет ведем для двух наиболее электрически удаленных электроприемников. Это радиально-сверлильный станок (№45) подключенная к СП-1, и вентустановка (№42), подключенная к ШРА-1.

Рисунок № 9.1 Однолинейная схема для расчета токов КЗ

Определим параметры схемы замещения

Сопротивление кабельный линий прямой определяем по формуле: погонное активное и реактивное сопротивление кабельных линий соответственно, . длина кабельных линий, м. количество параллельно проложенных кабелей, шт.

Сопротивление нулевой последовательности кабельных линий:

Таблица №9.1 Расчет сопротивлений прямой и нулевой последовательности кабельных линий

Наименование КЛ

КЛ-8 185 14,1 1 0,167 0,0596 2,358 0,84 23,58 3,36

КЛ-10 10 9,5 1 3,1 0,073 29,45 0,69 294,5 2,774

КЛ-1 95 38 1 0,326 0,0602 12,4 2,28 124 9,12

КЛ-9 95 6,4 1 0,326 0,0602 2,08 0,385 20,8 1,54

Сопротивление прямой последовательности магистрального и распределительного шинопровода:

Сопротивление нулевой последовательности магистрального и распределительного шинопровода:

Таблица №9.2 Расчет сопротивлений шинопроводов прямой и нулевой последовательности для различных точек КЗ

Точка Тип

К2,К3 ШМА 49 0,031 0,017 1,519 0,83 15,2 8,3

ШРА-1 54 0,15 0,1 8,1 5,4 81 54

К4,К5 ШМА 10,2 0,031 0,017 0,317 0,17 3,17 1,73

Сопротивление трансформатора определим по формуле:

потери короткого замыкания в трансформаторе, КВТ;

номинальное напряжение на вторичной обмотке, КВ;

номинальная мощность трансформатора, КВА;

напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Из справочника находим сопротивления автоматических выключателей и предохранителей: для выключателей Электрон Э16В с для выключателей ВА 0436 с 400 А для выключателей ВА 0436 с 160 А

Сопротивление контактов соединений шинопроводов: ШМА (К2,К3) 9 секции по 6 метров

ШМА(К4,К5) 1,7 секций по 6 метра

ШРА (К4,К5) 18 секций по 3 метра

Сопротивление контактов соединительных кабелей (учитываем по 2 контакта на 1 кабель):

Рисунок №9.2 Схема замещения для расчета токов к.з.

Расчет токов однофазного и трехфазного КЗ

Ток трехфазного короткого замыкания определяем по формуле:

Ток однофазного короткого замыкание определяется по формуле:

среднее номинальное напряжение сети, В, где произошло КЗ;

суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, включая сопротивления шинопроводов, аппаратов и переходные сопротивления контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора, МОМ;

то же, нулевой последовательности.

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора с низшим напряжением до 1КВ при схеме соединения обмоток тр-11 принимаем равными сопротивлениям прямой последовательности.

Рассчитываем ток трехфазного КЗ в точке К1.

Полагаем, что КЗ в начале ШМА т.к. необходимо рассчитать максимальное значение тока КЗ

Суммарное активное сопротивление равно:

Суммарное реактивное сопротивление равно:

Ток трехфазного КЗ равен:

Рассчитываем ток однофазного КЗ в точке К1.

Определяем ток однофазного короткого замыкания. Находим сопротивления обратной (равно прямой т.к. нет вращающихся машин) и нулевой последовательности. Следует заметить, что в сопротивлении прямой последовательности нужно учитывать активное сопротивление дуги. Влияние активного сопротивления дуги на то КЗ учтем путем умножения расчетного тока КЗ, найденного без учета сопротивления дуги в месте КЗ на зависящей от сопротивления цепи КЗ поправочный коэффициент Кс.

Для всех остальных точек мы находим ток КЗ без учета дуги.

Полагаем, что КЗ в конце ШМА т.к. необходимо рассчитать минимальное значение тока КЗ.

Тогда с учетом сопротивления дуги имеем ток однофазного к.з.

Для всех остальных точек выполняем аналогичный расчет. Результаты сводим в таблицу № 8.3

Таблица 9.3 Расчет токов КЗ

№ точки

К1 1,91 8,7 25,9 3,453 9,533 17,12 17,03 14,4 0,68 10,88

К2 6,5 10,54 18,6 11,861 18,64 95,5 106,6 62,3 1,034 3,83

К3 41,57 19,33 5,01 41,4 19,33 390,1 113,51 165,5 0,94 1,3

К4 15,98 11,85 11,6 17,52 11,85 130,4 24,2 57,4 0,82 3,29

К5 18,18 12,24 10,5 19,73 12,24 151,4 25,75 65,8 0,84 2,94

10. Расчет пусковых и пиковых токов.

Расчет пусковых токов

Пусковой ток определяем для приемников имеющих АД с короткозамкнутым ротором для проверки вставок предохранителей.

Пусковой ток приемника определяют по формуле: , где

- нормальный ток ЭП, которой определяется по следующей формуле:

- кратность пускового тока, т.к отсутствуют данные примем: =5

Таблица №10.1 Значения пусковых токов для приемников с АД

Наименование ЭП

Кругло-шлифовальный 21 0,65 46,6 5 233

Токарно-револьверный 17 0,65 37,7 5 188,5

Вертикально-сверлильный 29 0,4 104,6 5 523

Токарный полуавтомат 23 0,65 51 5 255

Плоскошлифовальный 26 0,65 40 5 200

Токарный с ЧПУ 58 0,65 97,7 5 488,5

Горизонтально-проточный 15 0,65 46,6 5 233

Горизонтально-расточный 33 0,65 51 5 255

Вентустановка 18 0,8 27 5 135

Радиально-сверлильный 38 0,4 151,5 5 757,5

Бесцентро-шлифовальный 14 0,65 64,4 5 322

Токарно-винторезный 24 0,4 43,3 5 216,5

Точильно-шлифовальный 28 0,65 46,6 5 233

Вентустановка 12 0,8 21,6 5 108,25

Вентустановка 14 0,8 32,5 5 162,5

Расчет пиковых токов

Определение пиковых токов магистральных, распределительных шинопроводов и СП

Для расчета пиковых токов магистральных, распределительных шинопроводов и СП использеум следующую формулу: где

Ip - расчетный ток ШМА, ШРА, СП, А;

Іп.max - пусковой ток наибольшего по мощности ЭП, подключаемого к ШМА, ШРА, СП,А;

Ки - коэффициент использования наибольшего по мощности ЭП, А;

Ін.max - номинальный ток наибольшего по мощности ЭП.

Расчет пикового тока ШМА

Определим номинальный ток наибольшего по мощности приемника (в данном случае им является - токарный с ЧПУ с Ки = 0,2):

- максимальный расчетный ток узла нагрузки(ШМА), с учетом компенсации реактивной мощности;

, тогда

Расчет пикового тока ШРА-1

Наибольшим по мощности электроприемником является вертикально-сверлильный с

Максимальный расчетный ток ШРА-1

Расчет пикового тока ШРА-2

Наибольшим по мощности электроприемником является токарный с ЧПУ с

Максимальный расчетный ток ШРА-2

Расчет пикового тока СП-1

Наибольшим по мощности электроприемником является радиально-сверлильный станок с

Максимальный расчетный ток СП-1

Расчет пикового тока СП-2

Наибольшим по мощности электроприемником является токарно-револьверный станок с

Максимальный расчетный ток СП-2

Расчет пикового тока СП-4

Кроме вентустановки, СП-4 питает электротермические печи, пиковый ток которых практически не отличается от номинального, поэтому используем мощность двигателя вентустановки с

Максимальный расчетный ток СП-4

Расчет пиковых токов машин контактной электросварки

Машины контактной электросварки относятся к потребителям с резкопеременным режимом работы и создают пиковые нагрузки с большой частотой, вследствии чего в сети возникают колебания напряжения.

Пиковая мощность машины в момент сварки определяется по формуле:

Расчетный пик любой пары фаз, например фазы АВ, определяется по формуле:

Где - число одновременно работающих машин, определенных по кривым вероятности

- число машин, подключенных к данной пары фаз

При определении рассчитывается средневзвешенное значение

Пиковая нагрузка для линейного провода определяется по формуле, соответственно пикам двух пар фаз, например в фазе В:

Где , - пиковая нагрузка для пары фаз АВ и для пары фаз ВС

Пиковый линейный ток:

Где - линейное напряжение, КВ

Расчет пикового тока СП-5

Таблица 10.2 Расчет СП №5

Наименование ЭП

Точечные стационарные 4 120 0,55 0,03 0,8 2,88 16,62

Сварочные точечные 3 110 0,55 0,04 0,8 3,52 17,6

Алгоритм расчета

1. Распределяем нагрузки по трем парам фаз:

2. Определяем пиковую мощность каждой группы машин:

3. В каждой паре фаз находим средневзвешенный коэффициент включения: АВ: BC: CA:

по кривым определяется количество одновременно работающих машин m из общего числа n в каждой паре фаз: АВ:

BC:

CA:

4. В каждой паре фаз машины разбиваются на группы с одинаковой мощностью и одинаковыми коэффициентами включения и по кривым вероятности определяем количество одновременно работающих машин в каждой группе: АВ:

BC:

CA:

5. В каждой паре фаз выбираем машины с наибольшей пиковой мощностью в соответствии с полученным количеством одновременно работающих машин m, определяем суммарное значение пиковой мощности в каждой паре фаз: АВ: ВС: СА: 6. Определим пиковую мощность наиболее загруженной фазы по двум наиболее загруженным парам фаз, следовательно наиболее загруженная фаза B:

Определим пиковый ток

Расчет пикового тока СП-6

Таблица 10.3 Расчет СП №6

Наименование ЭП

Сварочные стыковые 3 90 0,55 0,02 0,8 1,44 10,18

Сварочные шовные роликовые 3 100 0,55 0,04 0,8 3,2 16

Алгоритм расчета

1. Распределяем нагрузки по трем парам фаз:

2. Определяем пиковую мощность каждой группы машин:

3. В каждой паре фаз находим средневзвешенный коэффициент включения: АВ: BC: CA:

по кривым определяется количество одновременно работающих машин m из общего числа n в каждой паре фаз: АВ:

BC:

CA:

4. В каждой паре фаз машины разбиваются на группы с одинаковой мощностью и одинаковыми коэффициентами включения и по кривым вероятности определяем количество одновременно работающих машин в каждой группе: АВ:

BC:

CA:

5. В каждой паре фаз выбираем машины с наибольшей пиковой мощностью в соответствии с полученным количеством одновременно работающих машин m, определяем суммарное значение пиковой мощности в каждой паре фаз: АВ: ВС: СА:

6. Определим пиковую мощность наиболее загруженной фазы по двум наиболее загруженным парам фаз :

Определим пиковый ток

Но кроме сварочной нагрузки СП-6 питает две вентустановки, поэтому определим пусковой ток АД вентустановок.

Мощность двигателя вентустановки с

Максимальный расчетный ток СП-6

т. е. пусковой ток оказался меньше тока сварки, следовательно в дальнейшем ориентируемся по пиковому току сварки.

11. Защита цеховых электрических сетей

В сетях напряжением до 1000 В защиту выполняют плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электроустановок от перегрузок и токов к.з. Основными его характеристиками являются: номинальный ток плавкой вставки номинальный ток предохранителя номинальное напряжение предохранителя номинальный ток отключения предохранителя защитная (ампер - секундная) характеристика предохранителя.

Обозначения в расчете: - номинальное напряжение сети, КВ;

- максимальный ток к.з. сети, А;

- максимальный расчетный ток, А;

- пусковой ток двигателя, А.

- длительно допустимый ток защищаемого участка сети;

- минимальный ток к.з.

Алгоритм расчета

Рассмотрим на примере выбор предохранителя к кругло-шлифовальному станку (№1).

2)

Выбираем предохранитель типа НПН - 60 с ; ;

т.к предохранитель выбирается к индивидуальному приемнику, то за расчетный ток принимается номинальный : = 46,6 А 3)

4) , где 46,6 = 233 А;

- коэффициент перегрузки, учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в режиме пуска, принимаемый 2,5 - для легких условий пуска.

= = 93,2 А , т.е = 93,2 А - выбранный предохранитель не подходит. Выберем предохранитель типа ПН-2 100 с = 50 КА; ; , где

= 93,2 А Токи плавки вставок должны соответствовать кратностям допустимых длительных токов (согласование с сечением):

Проверка предохранителя на: 6) - на чувствительность

300 А 7) - на отключающую способность

50 КА 5,01 КА , где = = 5,01 КА

Выбираем предохранитель типа ПН-2 100: = 50 КА; ;

Uн = 400 В.

По данному алгоритму выбираем предохранители и выбор сводим в таблицу № 11.1

Таблица №11.1 Выбор предохранителей для ЭП, приводом которых является АД с КЗ ротором

Наименование ЭП Тип

Кругло-шлифовальный 21 46,6 233 93,2 16 60 180 100 100 300 1300 50 5,01 ПН2 100

Токарно-револьверный 17 37,7 188,5 75,4 16 60 180 100 80 240 1300 50 5,01 ПН2 100

Вертикально-сверлильный 29 104,6 523 209,2 70 155 465 250 250 750 1300 40 5,01 ПН2 250

Токарный полуавтомат 23 51 255 102 25 80 240 250 120 360 1300 40 5,01 ПН2 250

Плоскошлифовальный 18 40 200 80 16 60 180 100 80 240 1300 50 5,01 ПН2 100

Токарный с ЧПУ 44 97,7 488,5 195,4 70 155 465 250 200 600 1300 40 5,01 ПН2 250

Горизонтально-проточный 21 46,6 233 93,2 16 60 180 100 100 300 1300 50 5,01 ПН2 100

Горизонтально-расточный 23 51 255 102 25 80 240 250 120 360 1300 40 5,01 ПН2 250

Вентустановка 15 27 135 54 10 46 138 100 60 180 1300 50 5,01 ПН2 100

Радиально-сверлильный 42 151,5 757,5 303 95 190 570 400 350 1050 2940 25 10,5 ПН2 400

Бесцентро-шлифовальный 29 64,4 322 128,8 25 80 240 250 150 450 2940 40 10,5 ПН2 250

Токарно-винторезный 12 43,3 216,5 86,6 16 60 180 100 100 300 2940 50 10,5 ПН2 100

Точильно-шлифовальный 21 46,6 233 93,2 16 60 180 100 100 300 2940 50 10,5 ПН2 100

Вентустановка 12 21,65 108,25 43,3 4 29 87 100 60 180 2940 50 10,5 ПН2 100

Вентустановка 18 32,5 162,5 65 10 46 138 100 80 240 2940 50 10,5 ПН2 100

Кран 50 144,3 721,5 288,6 95 190 570 400 300 900 2940 25 10,5 ПН2 400

Таблица 11.2 - Выбор предохранителей для ЭП термического отделения

Наименование ЭП Тип

Нагревательная печь 80 121,5 70 155 465 250 150 450 2940 40 10,5 ПН2 250

Термическая печь 60 91,16 35 95 285 100 100 300 2940 50 10,5 ПН2 100

Электротермическая печь 55 83,56 35 95 285 100 100 300 2940 50 10,5 ПН2 100

Таблица 11.3 - Выбор предохранителей для ЭП сварочного отделения

Наименование ЭП , КВА А Тип

Точечные стационарные 16,62 41,5 10 46 138 96 240 250 250 750 2940 40 10,5 ПН2 250

Сварочные точечные 17,6 44 10 46 138 88 220 250 250 750 2940 40 10,5 ПН2 250

Сварочные стыковые 10,18 25,5 6 35 105 72 180 250 200 600 2940 40 10,5 ПН2 250

Сварочные шовные роликовые 16 40 10 46 138 80 200 250 200 600 2940 40 10,5 ПН2 250

12. Выбор автоматических выключателей

Запишем условия выбора автоматических выключателей: 1) где - наибольший расчетный ток нагрузки;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя.

2) пиковый ток группы электроприемников, А 3) Отстройка от длительно допустимых токов: - для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем (отсечкой):

4) Отстройка от минимальных токов короткого замыкания:

5) Проверка по отключающей способности:

Рассмотрим на примере выбор выключателя к ШМА (SF1).

1)

2)

4) ; 7500

; 2500

5)

Выбираем выключатель Э25В

Далее аналогично примеру выбора выключателя на ШМА, производим выбор выключателя на остальных приемниках электроэнергии. Данные записуем в таблицу №12.1

Таблица №12.1 Выбор автоматических выключателей

Место установки Расчетные данные Паспортные данные Тип выключателя

ШМА 380 1055 1981,2 10,88 25,9 380 2500 2500 55 Э25В

ШРА-1 380 272,5 1015,3 1305 3,83 18,6 380 400 1250 25 ВА 04-36

ШРА-2 380 182 846,3 990 3,83 18,6 380 250 1250 25 ВА 04-36

СП-1 380 132,5 1129,7 855 3,29 11,6 380 160 1250 18 ВА 04-36

СП-2 380 66,7 377 427,5 3,29 11,6 380 100 750 18 ВА 04-36

СП-3 380 417,4 542,6 1980 3,29 11,6 380 630 750 40 ВА 51-39

СП-4 380 216,4 403,7 990 3,29 11,6 380 250 500 25 ВА 04-36

СП-5 380 119 1058,2 540 3,29 11,6 380 160 1250 18 ВА 04-36

СП-6 380 146 855,6 697,5 3,29 11,6 380 160 1250 18 ВА 04-36

Э25В: - ШМА

ВА 04-36: - ШРА1

ВА 04-36: - ШРА2

ВА 04-36: - СП1

ВА 04-36: - СП2

ВА 04-36: - СП3

ВА 04-36: - СП4

ВА 04-36: - СП5

ВА 04-36: - СП6

1. Бурназова Л.В. Методические указания к выполнению курсового проекта. Мариуполь 2010 г.

2. Блок В.М Пособие к курсовому и дипломному проектированию, издание второе, переработанное и дополненное.Москва «Высша школа» 1990 г.

3. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

4. ГОСТ 28249-93 Межгосударственный стандарт «Короткие замыкания в электроустановках до 1000 В».

5. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для ВУЗОВ - М. "Энергоатомиздат", 1986 г.

6. Гайсаров Р.В. Выбор электрической аппаратуры. Челябинск 2002 г.

7. Средство массовой информации «Интернет»

Размещено на .ru