Курсовая работа: Проектирование системы электроснабжения кузнечно-прессового цеха

Сечение высоковольтных кабелей выбирается по экономической плотности тока. Для кабельных линий, прокладываемых по трассам, проходящим в различных грунтах и условиях окружающей среды, выбор конструкций и сечений кабелей следует производить по участку с наиболее тяжелыми условиями.

Расчет сети:

1) Расчетный ток определяется по формуле:

, (5.1)

где Sр - расчётная нагрузка линии с учетом потерь, кВА;

Un - фазное напряжение сети, кВ ;

n - число кабелей в линии.

2) Сечение жил определяются по экономической плотности тока:

, (5.2)

где - экономическая плотность тока, А/мм2.

Для предприятий промышленных Тм>5000 часов [9].

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена медными жилами при Тм>5000 часов =2 А/мм2 [4].

Произведем расчёт кабеля для участка ГПП-ТП 1. Питание осуществляется по двум кабелям:

,

.

Принимаем кабель марки ВВГнг сечением 3Ч10 мм2 с Iдл.доп=53,2А.

3) Проверка по нагреву длительно допустимым током в аварийном режиме производится в соответствии с условием:

(5.3)

где Iдоп - длительно допустимый ток кабеля, А; Iав - максимальный ток аварийного режима, А.

(5.4)

, (5.5)

где Ксн - коэффициент снижение токовой нагрузки при групповой однослойной или многослойной прокладке кабеля и при их прокладке с расстоянием между ними в свету 100 мм [9];

Кср - коэффициент, учитывающий температуру среды, отличную от расчётной [9].

,

,

.

Условие проверки выполняется.

Расчет остальных участков сведен в таблицу Б.1 приложение Б.

4) При выборе сечения кабеля, линия проверяется по допустимой потери напряжения ?Uдоп, которое не должно превышать нормально допустимого значения ±10% номинального. Значение потери напряжения будем вычислять при максимальной нагрузке на кабельной линии, т.е. в аварийном режиме сети. Потерю напряжения ?Uдоп определим из выражения:

(5.6)

где Рi и Qi- активная и реактивная мощность участка, кВт и кВар;

Uн - номинальное напряжение сети, В;

Ri и Хi - активное и индуктивное сопротивление участка кабельной линии, Ом.

Активное сопротивление участка кабельной линии определяется:

, (5.7)

где r - удельное активное сопротивление провода, мОм/м;

loi - длина участка, м.

Индуктивное сопротивление участка кабельной линии определяется:

, (5.8)

где х - удельное индуктивное сопротивление провода, мОм/м.

Произведем расчет величины потери напряжение на участке кабельной линии ТП 10 - ШМА-1 (ВВГнг 4Ч150 мм2 ) в аварийном режиме при максимальной загрузке кабеля:

,

Т. к. величина ?U не превышает нормально допустимую величину 10%, сечение кабельной линии удовлетворяет требованиям по потере напряжения.

Расчет потерь напряжения в кабельных линиях для других участков производится аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице Б.2 приложение Б.

Потери мощности в кабельных линиях определяются по формуле:

(5.9)

где Si - полная мощность участка;

п - число кабельных линий.

Определяются потери мощности на участке ТП 10 - ШМА-1

Расчет потерь мощности в кабельных линиях для других участков производится аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице Б.2 приложение Б.

Схема распределения электрической энергии между распределительными щитами представлена в графической части.

6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания проведен для нескольких точек (рисунок 6.1):

1) точка К-1 за выключателем на шинах ТП;

2) точка К-2 на шинах распределительного щита ЩЩ;

3) точка К-3 у электроприемника.

Рис. 6.1 - Точки определения тока короткого замыкания в сети

Сопротивления кабельной линии ПвВнг 3Ч10 (согласно таблице Б.2 ) приводятся к НН:

, (6.1)

. (6.2)

Для трансформатора ТМГ 400 по [5,12]:

; ; .

Для автоматов по [5,12]:

QF2: ; мОм; ;

QF9:; ; ;

2SF6:; ; .

Для кабельных линий по таблице В.2.:

КЛ1 (ТП10-ШМА-1): ; .

Так как в схеме 2 параллельных кабеля, то

; (6.3)

(6.4)

,

.

КЛ2 (ШМА-1 - электротермическая установка):; .

Для шинопровода ШРА по [5,12]:

; .

; .

; (6.5)

. (6.6)

,

.

Для ступеней распределения по [5,12]:

; .

Вычисляют сопротивления до каждой точки КЗ и заносят в таблицу В.1:

; (6.7)

; (6.8)

; (6.9)

;

;

.

; (6.10)

; (6.11)

; (6.12)

;

;

.

; (6.13)

; (6.14)

; (6.15)

;

;

.

; ; .

Определяют коэффициенты и q [5,12]:

;

;

;

; .

Определяются 3-фазные и 2-фазные токи КЗ и заносятся в таблицу В.1:

; (6.16)

; (6.17)

; (6.18)

;

;

.

; (6.19)

; (6.20)

; (6.21)

;

;

;

; (6.22)

; (6.23)

; (6.24)

;

;

.

; (6.25)

; (6.26)

; (6.27)

;

;

.

Составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рис. 6.1) и определяются сопротивления.

Для кабельных линий

; (6.28)

; (6.29)

;

;

; (6.30)

; (6.31)

;

;

; (6.32)

; (6.33)

;

;

.

; (6.34)

; (6.35)

; (6.36)

;

;

;

; (6.37)

; (6.38)

; (6.39)

;

;

;

; (6.40)

; (6.41)

. (6.42)

;

;

.

Тогда ток однофазного короткого замыкания для точек К2-К3 рассчитывается аналогично, результаты расчета сведены в таблицу В.1 приложение В.

7. Выбор и проверка электрооборудования

7.1 Закрытое распределительное устройство 6 кВ

В ЗРУ для приема и распределения электроэнергии должны выбираться комплектные распределительные устройства типа КСО или КРУ.

Основными ячейками ЗРУ являются: вводные, секционные, отходящих линий, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд. Результаты выбора и проверки оборудования ЗРУ 6(10) кВ сводятся в таблицу 7.1-7.2.

Таблица 7.1

Основные технические данные КСО серии КСО-СЭЩ-298М

Таблица 7.2

Таблица по выбору высоковольтных аппаратов ЗРУ

7.2 Выбор оборудования трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ и распределительных щитов

КТП промышленного типа выпускаются для внутренней установки, КТП остальных типов - для наружной установки.

КТП состоят из УВН, силового трансформатора, РУНН и соединительных элементов высокого и низкого напряжений.

Устройство со стороны высшего напряжения подстанции (УВН) выполняется без сборных шин в виде высоковольтного шкафа или кожуха с кабельным вводом. Может быть выполнено в виде:

1) глухого присоединения (короба для кабельного ввода);

2) выключателя нагрузки;

3) силового выключателя.

Распределительное устройство низшего напряжения (РУНН) выполняются с одиночной системой шин - на однотрансформаторных подстанциях и с одиночной секционированной системой шин - на двухтрансформаторных. РУНН собирается из следующих низковольтных шкафов:

1) вводных, один на трансформатор (ШНВ);

2) секционного (ШНС - на двухтрансформаторных подстанциях);

3) линейных (ШНЛ, число зависит от заказа);

4) панели ЩО-01.

В РУНН предусмотрена установка следующих устройств:

1) трансформаторов тока (на вводе - три, на нулевой шине - один для подключения устройств защиты от однофазных коротких замыканий, на отходящих линиях по одному);

2) измерительных приборов (на вводе - амперметры в каждой фазе, вольтметр, счетчики активной и реактивной энергии; на отходящих линиях - амперметры).

Для выбора автоматического выключателя нужно знать ток в линии, где он установлен, тип и число фаз. Автоматические выключатели проверяются согласно условиям:

, (7.1)

где - номинальный ток автоматического выключателя, А;

- номинальный ток расцепителя, А.

, (7.2)

где - номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

- напряжение сети, В.

Для групповой сети с несколькими двигателями

, (7.3)

где - максимальный ток в линии, А.

Кратность отсечки, определяется по формуле:

, (7.4)

где - ток отсечки, А.

Для группы с несколькими электродвигателями:

, (7.5)

где - пиковый ток, А.

Для группы электродвигателей:

, (7.6)

где - пусковой ток наибольшего по мощности электродвигателя, А;

- максимальный ток на группу, А;

- номинальный ток наибольшего в группе электродвигателя, А.

Автоматические выключатели проверяют:

1) на надежность срабатывания, согласно условиям:

для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем:

; (7.7)

для автоматических выключателей до 100А только с максимальным расцепителем:

; (7.8)

для автоматических выключателей свыше 100А только с максимальным расцепителем:

, (7.9)

где - однофазный ток короткого замыкания, кА;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, кА;

- ток отсечки автоматического выключателя, кА.

2) на отключающую способность, согласно условию:

, (7.10)

где - ток отключения автоматического выключателя по каталогу, кА;

- трехфазный ток короткого замыкания, кА.

Произведем показательный выбор оборудования ТП10 с трансформаторами мощностью ТМГ 400/10.

Для комплектных трансформаторных подстанций РУВН, ошиновка вода, сборные шины РУНН и вводной автоматический выключатель выполняется на ток, равный номинальному току силового трансформатора с коэффициентом .

Выбираются шины со стороны 0,4 кВ и вводной автоматический выключатель. Определяется максимальный рабочий ток шин Iраб.mах по формуле:

(7.11)

Принимаем шины ШМТ 50Ч6 с I дл. доп = 955 А.

В качестве вводного и секционного выбираются автоматические выключатели типа EKF AV POWER-4/3, (1000А, 50кА) и ВА77-1-250 (250А, 25кА) с микропроцессорной системой управления. Технические характеристики выключателей приведены в таблице 7.3.

Таблица 7.3

Технические характеристики шкафов РУНН, тип и номинальный ток выключателя

Пиковый ток для секции шин ТП10 с учетом пускового тока наиболее мощного обдирочного станка типа РТ-21001 мощностью 4x35 кВт с , :

,

Тогда принимаемый ток отсечки:

Произведем проверку вводного автоматического выключателя установленного на секции шин ТП10.

,

,

следовательно, аппарат удовлетворяет условиям надежности срабатывания и отключающей способности.

Выбор и проверка аппаратов защиты для остальных участков проводится аналогично, результаты проверки сведены в таблицу 7.4.

Таблица 7.4

Результаты проверки автоматических выключателей