Материал: Проектирование схемы внутри цехового электроснабжения

Рисунок 1 Расчетная схема для определения токов КЗ в точках К1 и К2 (Sc = ∞; Xc = 0)

ТДН-10000/110

Sн.т.= 10000 кВА;

Uк.з.= 10,5 %;

∆Рк.з= 46,5 кВт.

ТМГ-160/10

Sн.т = 160 кВА;

Uк.з = 4,5 %;

∆Рк.з= 4,1 кВт.

Расчёт токов короткого замыкания производится по схеме замещения, приведённой на рисунке 2.

Рисунок 2 Схема замещения для расчетов токов КЗ в точках К1 и К2.

Базисные условия для расчета токов КЗ в точке К1, в которой действует напряжение Uн = 10 кВ:

Базисная мощность Sб = 100 МВА;

Базисное напряжение Uб = 10,5 кВ.

Базисный ток Iб , кА

                                                                                      (2.36)

 кА

Относительное индуктивное сопротивление линии электропередач Xл*

                                                                           (2.37)

где l - длина линии, км;

X0 - удельное сопротивление провода, Ом/км;

Uб - берется в соответствии с напряжением, на котором работает линия, кВ

Относительное индуктивное сопротивление ЛЭП-110 кВ с базисным напряжением 115 кВ; длиной 10 км; с удельным сопротивлением провода 0,4 Ом/км.

Относительное индуктивное сопротивление кабельной линии 10 кВ с базисным напряжением 10,5 кВ; длиной 1 км; с удельным сопротивлением провода 0,08 Ом/км.

Относительное индуктивное сопротивление двухобмоточного трансформатора ТДН-10000

                                                                                  (2.38)

Относительное результирующее индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания в точке К1

                                                                (2.39)

Токи короткого замыкания в точке К1

                                                                                (2.40)

где I” - сверхпереходный ток, кА;

I∞ - установившийся ток, кА

 кА

Ударный ток короткого замыкания iу , кА

                                                                          (2.41)

где Kу - ударный коэффициент; в установках напряжением выше 1 кВ Kу = 1,8

 кА

Мощность короткого замыкания в точке К1 Sк , МВА

                                                                          (2.42)

 МВА

Базисные условия для расчета токов КЗ в точке К2, в которой действует напряжение Uн = 0,38 кВ:

Базисная мощность Sб = 10 МВА;

Базисное напряжение Uб = 0,4 кВ.

Базисный ток (2.36)

 кА

Относительное индуктивное сопротивление двухобмоточного трансформатора ТМГ-160 (2.38)

Относительное результирующее индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания в точке К2

  [5]                                                (2.43)

Токи короткого замыкания в точке К2 (2.40)

 кА

Ударный ток короткого замыкания (2.41)

ударный коэффициент; в установках напряжением ниже 1 кВ Kу = 1,2

 кА

Мощность короткого замыкания в точке К2 (2.42)

 МВА

Таблица 2.2 Расчет токов и мощности КЗ

2.6 Техническая характеристика схемы внутри цехового электроснабжения

Основным направлением в проектировании внутрицехового электроснабжения является сокращение протяжённости сетей низкого напряжения путём максимального приближения высшего напряжения к потребителям.

Внутрицеховые сети делятся на питающие (от подстанции до силового пункта в цехе), и распределительные (от силовых пунктов до одиночных электроприемников). В комплекс внутрицехового электроснабжения, кроме питающих и распределительных сетей входят силовые пункты и коммутационная аппаратура для защиты сетей и отдельных отпаек.

Внутрицеховые сети могут выполняться по радиальным, магистральным и смешанным схемам.

Для механического цеха наиболее выгодно подходит магистральная схема электроснабжения, так как электроприемники расположены рядами.

Магистральная схема выполняется шинопроводами: магистрального типа ШМА и распределительного типа ШРА. Шинопровод состоит из секций длиной до 6 м. Секции могут быть проходными или с 2 или 4 ответвительными коробками. Шинопроводы ШМА рассчитаны на

Iн = 1600; 2500; 4000 А. В ответвительных коробках этих шинопроводов устанавливаются автоматические выключатели на Iн = 400; 630 А. К этим автоматам подключаются распределительные шинопроводы. Они могут быть рассчитаны на Iн = 250; 400; 630 А. В ответвительных коробках ШРА устанавливаются предохранители или автоматы на токи не более 250 А.

Шинопроводы прокладываются по стенам, колонам или стойкам на высоте не менее 2,5 м.

Магистральная схема используется для потребителей II и III категории. Эти схемы легко монтируются, удобны в эксплуатации и требуют малого количества ячеек РУ 0,4 кВ. Однако менее надежные, чем радиальные.

Для распределительных и питающих сетей механического цеха наиболее выгодно использовать провод АПВ и кабель АВВГ.

.7 Расчет силовой нагрузки по узлам

Расчет силовых нагрузок по распределительным пунктам производится для выбора сечений питающих сетей, а также защитного оборудования, устанавливаемого в распределительном пункте.

Расчет силовой нагрузки для каждого узла производим методом расчетного коэффициента.

Пример определения расчётного тока и коэффициента мощности для шинопровода ШРА1. Расчетный ток для группы электроприемников, Iр, А.

                                                                                     (2.44)

Расчет для группы одиночных электроприемников (вертикально - сверлильных станков) шинопровода.

Установленная мощность группы однотипных электроприемников (2.1).

Суммарная установленная мощность для шинопровода.

 кВт

Средняя активная мощность группы однотипных электроприемников (2.2)

Сумма средних активных мощностей для шинопровода.

 кВт

Средняя реактивная мощность для группы однотипных электроприемников (2.3)

Сумма средних реактивных мощностей для шинопровода

 кВА

Средний коэффициент использования (2.4)

Эффективное число электроприемников (2.5)

Расчетный коэффициент (2.7)

Расчетная активная мощность (2.6)

Расчетная реактивная мощность (2.8)

Полная расчетная мощность (2.9)

Расчетный ток для группы электроприемников (2.44)

Для остальных шинопроводов расчет производится аналогично, результаты расчетов занесены в таблице 2.3

Таблица 2.3 Расчет силовой нагрузки по узлам

.8 Выбор сечений для питающих и распределительных линий

Выбор сечений проводов и кабелей в низковольтных сетях производится сравнением расчетного тока линии с длительным допустимым током выбранных марок проводов и кабелей с учетом их прокладки, при этом должно выполняться условие.

                                                                                           (2.45)

Где Iдоп - допустимый ток для выбранного сечения кабеля или провода, А.

Расчетный ток для одиночного электроприемника Iр, А

                                                                            (2.46)

где h - коэффициент полезного действия, для расчетов принимается h = 0,8

Выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения. Расчет сетей по потере напряжения на зажимах электроприемников должен обеспечивать необходимый уровень напряжения и, как следствие, необходимый момент вращения электродвигателя и требуемую освещенность от источников света. Допустимое отклонение для силовых сетей составляет ±5%. Отклонение напряжения на зажимах электроприемников должно лежать в пределах допустимого. Весь расчет по потере напряжения ведется в процентах.

Напряжение на зажимах наиболее удаленного электроприемника

эп., %

                                             (2.47)

где Uх.х - напряжение вторичной обмотки трансформатора на холостом ходу, Uх.х=105%;

ΔUпит - потери в питающей сети, %;

∆Uт - потери напряжения в трансформаторе, %.

                                           (2.48)

где Кз - коэффициент загрузки трансформатора;

Uр - реактивная составляющая потерь в трансформаторе, %;

Uа - активная составляющая потерь в трансформаторе, %.

                                                                                          (2.49)

                                                                              (2.50)

                              (2.51)

где l - длина линии, км;

r0, x0 - удельные активное и индуктивное сопротивления для выбранного сечения кабеля или провода, Ом/км;

cosφ - определяется для каждого распределительного пункта;

sinφ - соответствует cosφ;

ΔUрасп - потери напряжения в распределительной сети, %.

                        (2.52)

где lmаx - длина самой длинной отпайки, км;

r0, x0 - удельные активное и индуктивное сопротивления [6].

Пример выбора сечений для ШРА1 с Sр=35,2 кВА, Iр=54,4 А, l=0,03 км. По допустимому току согласно условию (2.45), выбираем шинопровод ШРА73-У3 с Iдоп=250 А, xо= 0,18 Ом/км, rо=0,21 Ом/км