Материал: Проект электроснабжения мостового электрического крана

 (2.4)

               (2.5)

Подставив числовые значения (исходя из паспортных данных на силовой трансформатор) в формулы (2.4) и (2.5) определим номинальные токи для обмоток ТМ-160/6:

 А

 А

Согласно [ 2 табл. 8.10 ] определяем значения активного и индуктивного сопротивлений трансформатора, исходя из номинальной мощности 1000 кВА:

 мОм

 мОм.

Выбор трансформатора также производится по экономической загрузке. Наивыгоднейшая (экономически) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории электроприёмников, от числа трансформаторов и способов резервирования.

Если известна расчётная максимальная мощность объекта и коэффициент загрузки трансформатора, то номинальная мощность трансформатора находится по формуле:

                (2.6)

Найдём коэффициент загрузки трансформатора исходя из данной формулы:

Такой коэффициент загрузки рекомендуется при преобладании нагрузок второй категории при наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках третьей категории. Произведём проверку выбора трансформатора по коэффициенту перегрузки, при правильном выборе трансформатора β должен находиться в следующих пределах:

Ранее вычисленный коэффициент загрузки трансформатора, равный 0,95, полностью удовлетворяет вышеприведённому условию. Значит, расчёт и выбор трансформатора был произведён верно, как по техническим, так и по экономическим показателям.

3.      Расчёт кабельной сети

При расчёте кабельной сети основной целью является определение такого поперечного сечения кабелей, которое обеспечивало бы подвод к потребителям электроэнергии с напряжением, достаточным для их нормальной работы; и при котором жилы не перегревались бы сверхдопустимой меры и удовлетворяли бы техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчётным током, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальных и послеаварийных режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведённые затраты на сооружение которой будут минимальными.

Выбор сечений по нагреву осуществляется по расчётному току, в зависимости от которого, по справочным данным определяют ближайшее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способа прокладки проводов и кабелей.

Для питания трансформаторов следует выбирать трёхжильные кабели, с бумажной изоляцией, пропитанной изоляционным составом.

Для питания отдельно стоящих электроприёмников и распределительных устройств применяются четырёхжильные кабели в резиновой оболочке.

По условиям механической прочности минимальное сечение кабелей не должно быть меньше:

для питания КТП напряжением 6 кВ - 16 мм²;

для стационарных электроприёмников - 10 мм²;

- для электроприёмников, периодически перемещающихся - 16 мм²;

- для сетей освещения - 2,5 мм².

3.1 Высоковольтная кабельная сеть

Высоковольтный одиночный кабель КВ 1 с бумажной изоляцией прокладывается непосредственно в земле с удельным тепловым сопротивлением 120 см К/Вт. Температура окружающей среды по нормам, составляет 15 °C.

Расчётный ток для высоковольтного кабеля определяется по формуле:

         (3.1)

где  - расчётная номинальная мощность трансформатора

 - номинальное напряжение высокой стороны трансформатора (6 кВ).

Подставим уже известные числовые значения в формулу (3.1) и вычислим расчётный ток кабеля КВ 1:

 А.

В данном курсовом проекте в качестве силового высоковольтного кабеля был выбран кабель марки ААБвУ, рассчитанный на напряжение 6 кВ.

Кабель ААШвУ - это силовой кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией пропитанной маслоканифольным составов, в алюминиевой оболочке.

.1.1 Расчёт кабелей питающих ТП

Расчёт высоковольтных кабелей, питающих трансформаторную подстанцию, заключается в выборе площади сечения проводников по нагреву и по экономической плотности тока.

Выбор по нагреву длительным током сводится к сравнению расчётного тока с допустимым (который определяется по табличным данным), с учётом марки провода или кабеля и температурных условий его прокладки.

Выбор сечений кабелей по условию экономичности осуществляется с использованием следующей формулы:

 (3.2)

где  - экономическая плотность сечения, мм²;

 - расчётный ток линии, А;

 - экономическая плотность тока, А/мм².

В случае использования данной формулы при расчёте сетей напряжением ниже 1 кВ следует учитывать продолжительность максимальной нагрузки.

.1.2 Расчёт и выбор кабелей по длительной нагрузке и длительно-допустимой температуре нагрева жил

Электрический ток, проходя по проводнику, выделяет тепловую энергию, часть которой расходуется на повышение его температуры, а часть выделяется в окружающую среду.

При изменении величины тока в проводнике или при изменении условий его охлаждения меняется температура самого проводника. Нагрев изменяет физические свойства проводника. Повышается его сопротивление, а значит, увеличивается бесполезный расход энергии на нагрев токоведущих частей. Чрезмерный нагрев проводников опасен для изоляции и для контактных соединений.

Выбор площади поперечного сечения проводников по нагреву длительным током сводится к сравнению расчётного тока с допустимым.

, (3.3)

где k - поправочный коэффициент, вводимый в формулу, если температура воздуха отличается от 25 °C, а земли - от 15 °C; при нормальных условиях k = 1.

Отсюда следует, что:

 (3.4)

Кабель прокладывается в земле, температура которой меньше 15 °C (по исходным данным температура окружающей среды равна - -15 °C). Поэтому нам необходимо определить k. Поправочный коэффициент определяется по таблице 1.3.3 ПУЭ. Для определения этого коэффициента нам необходимо знать температуру нагрева жил кабеля.

ПУЭ устанавливает предельную температуру нагрева проводников в зависимости от длительности прохождения тока, материала токоведущей части и изоляции кабеля. Для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией, рассчитанного на напряжение 6 кВ длительная температура нагрева составляет 65 °C. Значит k = 1,18 (по таблице 1.3.3 ПУЭ 6-е Издание).

Определим, больше какого значения должен быть допустимый ток:

 А.

Теперь, по таблице 1.3.16 ПУЭ, определим допустимый длительный ток для высоковольтного кабеля (6 кВ) с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольной смесью, в алюминиевой оболочке, прокладываемого в земле. Наиболее близким значением, удовлетворяющим выше приведённому условию является 60 А, то есть

 А.

Сечение токопроводящей жилы, соответствующее этому току, равно 10 мм² (по той же таблице 1.3.16).

.1.3 Выбор сечений кабелей по условию экономической плотности тока

Потери электрической энергии, при передаче, возрастают с увеличением сопротивления линии, которое в свою очередь определяется поперечным сечением провода. Чем больше сечение провода, тем меньше потери. Но при этом возрастают расходы на цветной металл и капитальные затраты на сооружение линии.

Потери, а, следовательно, и стоимость потерь, уменьшаются при увеличении сечения провода; величины же отчислений на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание возрастают, с увеличением поперечного сечения проводов и жил кабелей, так как при этом увеличиваются капитальные затраты.

Сумма указанных составляющих годовых затрат будет иметь минимум, при так называемом экономически целесообразном сечении провода. Это сечение определяют предварительно по расчётному току линии и экономической плотности тока (формула 3.2).

Экономическая плотность тока зависит от материала проводника, конструкции и продолжительности использования максимума нагрузки.

Определим экономическую плотность тока для нашего кабеля, используя таблицу 2.26 («Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Б.Ю. Липкин). Для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами, при числе часов использования максимума нагрузки, равном 6000 в год (что является больше, чем 5000 часов в год) экономическая плотность тока составляет 1,2 А/мм².

Рассчитаем наивыгоднейшую, с экономической точки зрения, площадь поперечного сечения проводника, используя формулу (3.2):

 .

Для окончательного выбора сечения следует также произвести расчёт по потере напряжения (что будет произведено далее).

По условиям механической прочности минимальное сечение кабелей для питания КТП с напряжением высокой стороны 6 кВ составляет не менее 16 мм².

3.2       Расчёт низковольтной кабельной сети

Расчётный ток для кабелей, питающих группы электроприёмников определяется по формуле:

 (3.5)

где  - расчётный ток кабеля;

 - номинальная мощность электроприёмников;

 - коэффициент спроса;

 - напряжение кабеля (кВ);

 - средневзвешенный коэффициент мощности электроприёмника (группы электроприёмников).

Рассчитаем фидерные кабели для всех электроприёмников.

1.    Фидерный кабель от РП-1 до электродвигателя главного подъёма:

 А

2.    Фидерный кабель от РП-1 до электродвигателя второго подъёма:

 А

3.    Фидерный кабель от РП-1 до электродвигателя третьего подъёма:

 А

4.      Два фидерных кабеля от РП-1 до электродвигателей передвижения тележки:

 А

5.      Четыре фидерных кабеля от РП-1 до электродвигателей передвижения моста:

 А

6.    Фидерный кабель от РП-2 до электродвигателя кран-балки:

 А

7.    Два фидерных кабеля от РП-2 до сварочных трансформаторов:

 А

 (3.6)

Вычислим коэффициент мощности РП-1:

Вычислим коэффициент мощности РП-2:

Рассчитаем ток магистрального кабеля, питающего РП-1:

 А

Рассчитаем ток магистрального кабеля, питающего РП-2:

 А

Так как продолжительность максимальной нагрузки превышает 4000 часов в год, нам необходимо рассчитать экономически целесообразное сечение. Рассчитаем экономически целесообразную площадь поперечного сечения для данных низковольтных кабелей.

1.      Фидерный кабель с медными многопроволочными жилами с резиновой изоляцией в резиновой оболочке марки КГ от РП-1 до электродвигателя главного подъёма:

 А/мм²

 мм²

. Фидерный кабель марки КГ, питающий электродвигатель второго подъёма:

 А/мм²

 мм²

3. Фидерный кабель марки КГ, питающий электродвигатель третьего подъёма:

 А/мм²

 мм²

4. Два фидерных кабеля марки КГ, питающие электродвигатели передвижения тележки:

 А/мм²

 мм²

5. Четыре фидерных кабеля марки КГ, питающие электродвигатели передвижения моста:

 А/мм²

 мм²

6. Фидерный кабель марки КГ, питающий электродвигатель кран-балки:

 А/мм²

 мм²

7.      Два фидерных кабеля марки КГ, питающих сварочные трансформаторы:

 А/мм²

 мм²

8.    Первый магистральный кабель марки КГ:

 А/мм²

 мм²

9.    Второй магистральный кабель марки КГ:

 А/мм²

 мм²

По условиям механической прочности фидерные кабели, исходящие от РП-1 к мостовому крану и к сварочным трансформаторам должны иметь поперечное сечение не меньше 16 мм².

КГ - силовой гибкий кабель с медными многопроволочными жилами, с резиновой изоляцией в резиновой оболочке. Предназначен для присоединения к электрическим сетям передвижных механизмов.