Компрессорный цех

• Введение
• I. Характеристика компрессорного цеха
• 1.1 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности
• II. Расчётно-конструкторская часть
• 2.1 Категория надёжности ЭСН и выбор схемы ЭСН
• 2.2 Расчёт электрических нагрузок, компенсирующих устройств выбор трансформаторов
• 2.2.1 Расчет электрического освещения цеха
• 2.2.2 Определение мощности и выбора компенсирующих устройств
• 2.2.3 Определение количества мощности трансформаторов
• 2.2.4 Расчет управления и защиты компрессора
• 2.3 Расчет токов короткого замыкания
• 2.3.1 Расчет сечения и выбор проводов для компрессора
• 2.3.2 Выбор электромагнитных пускателей
• 2.4 Выбор автоматического выключателя
• 2.5 Расчет молниезащиты
• III. Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ
• Заключение
• Литература

Энергетика нашей страны обеспечивает надёжное электроснабжение народного хозяйства страны и жилищно-бытовые нужды различных потребителей электрической и тепловой энергии.

Основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и посёлков. При этом более 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты.

Электроэнергия широко используется во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электропривода различных механизмов (подъемно-транспортных машин, поточно-транспортных систем, компрессоров, насосов, вентиляторов); для электротехнологических установок (электротермических и электросварочных), а также для электролиза, электроискровой и электрозвуковой обработки материалов, электрораски и др.

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве несоответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением до 1 кВ и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.

Электроустановки потребителей электроэнергии имеют свои специфические особенности; к ним предъявляются особые требования: надежность питания, качество электроэнергии, резервирование защита отдельных элементов и защита отдельных элементов и др. при проектировании, сооружений и эксплуатации систем электроснабжения примышленных предприятий необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определить электрические нагрузки, выбирать тип, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности и способы регулирования напряжений. Это должно решаться с учетом совершенствования технологических процессов производства, роста мощностей отдельных электроприёмников и особенностей каждого предприятия, цеха, установки, повышения качества и эффективности их работы.

Электрическая сеть участвует в поддержании в пределах допустимых отклонений заданных уровней напряжения в различных точках сети и на зажимах электроприёмников у потребителей при разнообразных режимах потребления позволяет резервировать источники питания и обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителе. Для выполнения этих функций сети содержат в своем составе воздушные и кабельные лини электропередачи, различные токопроводы, трансформаторные подстанции, установки, генерирующие реактивную мощность и средства регулирования напряжения.

Промышленные предприятия, как правило, получают электроэнергию от подстанций районных энергосистем и имеют свои внутренние электрические сети, являющиеся продолжением сетей энергосистем. Они обеспечивают электроснабжение цехов и технологических агрегатов, отдельных электроприёмников и подразделяются на межцеховые и внутрицеховые.

Наиболее крупные предприятия обычно получают питание от одной или двух крупных подстанций при напряжении 110−500 кВ и в большинстве случаев имеют одну или две собственные тепловые электростанции.

Передача, распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью и надёжностью. Для обеспечения этого энергетиками создана надёжная и экономическая система распределения электроэнергии на всех ступенях применяемого напряжения с максимальным приближением высокого напряжения к потребителям.

I. Характеристика компрессорного цеха

Холодильная установка предназначена для производства холода параметрами от 0 градусов до — 30 градусов в технологических цехах комбината и холодильника.

Для выработки холода с указанными параметрами применяются аммиачные холодильные машины типа АД300−7-2 и аммиачные компрессоры типа ВХ-350−7-5, камерное холодильное оборудование, а именно: воздухоохладители ВОП-100 и пристанные оребренные батареи в которых происходит процесс кипения аммиака с отнятием тепла в помещениях холодильных камер.

Циркуляция аммиака осуществляется аммиачными герметичными электронасосами марок ЦГ 25/50

Для конденсации аммиака в вертикально-трубных конденсаторах КВ-250 используется оборотное водоснабжение с охлаждением воды в капельных вентиляторных градирнях 2ВГ50 с каркасом из ж. б. элементов.

Циркуляция воды в системе оборотного водоснабжения осуществляется водяными насосами Д-1250 с электродвигателями 110 кВт.

Выработка холода круглосуточная, непрерывная. Потребление холода производится всеми технологическими цехами, а именно: холодильником, мясожировым цехом, колбасным цехом, колбасным модулем, консервным цехом, цехом полуфабрикатов.

Мощность холодильной установки по холоду в ст. ккал — 8 224 535 ккал/час или 9560 кВт.

Проект холодильной установки 671−07-ХС выполнен Московским институтом ГИПРОМЯСО в 1984 году.

Год ввода АХУ в эксплуатацию — 1986 г.

Холодильная установка располагается в пристрой здания к холодильнику размером, А * В * Н = 42 *23 * 6 м.; конденсаторной площадки с расположенными на ней вертикально-трубными конденсаторами КВ-250 в количестве 8 шт.; линейными ресиверами РД-5 в количестве 3 шт.; запасными ресиверами в количестве 6 шт.

Таблица 1 - Перечень электрических нагрузок холодильного цеха

1.1 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Электропомещениями называются помещения или отгороженные, например сетками, части помещения, доступные только для квалифицированного обслуживающего персонала, в которых расположены электроустановки.

Сухими помещениями называются помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Влажными помещениями называются помещения, в которых пары или конденсирующая влага выделяется лишь кратковременно в небольших количествах, а относительная влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%.

Сырыми помещениями называются помещения, в которых относительная влажность воздуха длительно превышает 75%.

Особо сырыми помещениями называются помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

Жаркими помещениями называются помещения, в которых под воздействием тепловых излучений температура превышает постоянно или периодически (более 1 сут) +35?С (например, помещения с сушилками, сушильными и обжигательными печами, котельные и т. п.).

Пыльными помещениями называются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п.

Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.

Помещения с химически активной или органической средой называются помещения, в которых постоянно или в течении длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

По опасности взрыва или пожара помещения бывают взрывоопасными (шесть классов — В-I, В-Iа, в, г, В-II и В-IIа) и пожароопасными (четыре класса — П-I, П-II, П-III, П-III).

Электроустановки по условиям электробезопасности делят на установки до 1000 В и установки выше 1000 В, действующие и недействующие.

В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

а) сырости или токопроводящей пыли (относительная влажность воздуха превышает 75%);

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

в) высокой температуры (более 35? С);

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.

Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

а) особой сырости;

б) химически активной или органической среды;

в) одновременно двух или более условий повышенной опасности.

Территория размещения наружных электроустановок. В отношении опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям.

II. Расчётно-конструкторская часть

2.1 Категория надёжности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Все электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории.

Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуск продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Допускается питание электроприемников II категории по одной BJI, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току BJI. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора. Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Согласно ПУЭ, электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают 1 суток. Электроприемники учебных мастерских в отношении обеспечения надежности электроснабжения по заданию относятся к электроприемникам II и III категорий.

Электромеханический цех по категории надежности ЭСН относится к потребителям 2 и 3 категории. В целях экономии и в связи с тем, что при ремонте не произойдет массовый недоотпуск продукции, выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором и магистральную схему электроснабжения согласно (2,5.7.):

Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители, распределенные относительно равномерно по площади цеха. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП), если главные магистрали не применяются.

К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

К шинам низшего напряжения трансформаторной подстанции подключены через вводные выключатели РП-1, ШР-1, ШР-2, ШТР-1, ШТР-2 и ЩО.

2.2 Расчёт электрических нагрузок, компенсирующих устройств выбор трансформаторов

Установленная мощность силовых электроприемников:

=?•N, (2.1) [1]

где Р_н — номинальная мощность электродвигателей отдельной машины, кВт;

N — число одинаковых машин-электродвигателей.

Согласно коэффициента спроса величина расчетной активной мощности группы однородных по режиму работы силовых электроприемников определяется:

= • (2.2) [1]

где К_{с -} коэффициент спроса группы электроприемников.

Р_м. _гр. = 0,6 • 9560 = 5736 кВт

Расчетная реактивная мощность группы электроприемников определяется:

= Р_м. _гр. •tgц (2.3) [1]

где tgц — принимаем равным 0,75. [1]

= 5736 • 0,75 = 4302 кВт

Расчетная активная мощность электроприемников определяется:

Р_{м =} Р_{м. гр. (}2.4) [1]

Р_м = 5736 кВт

Расчетная реактивная мощность всего предприятия определяется:

(2.5) [1]

4302 кВт

Средневзвешенный tgц, cosц силовых электроприемников определяется:

= = cosц (2.6) [1]

= = 0,75 (2.7) [1]

= = 0,75 (2.8) [1]

Коэффициент спроса электрических нагрузок по предприятию определятся:

= (2.9) [1]

= = 0,6.

2.2.1 Расчет электрического освещения цеха

Предусмотрено рабочее и аварийное освещение производственных помещений светильниками с лампами накаливания и люминесцентными лампами. Освещенность помещений принята в соответствии действующими нормами.

Питание электроосвещения производится от щитка распределительного типа ШРЭ, расположенного на 1 этаже.

Управление освещением осуществляется выключателями и со щитков освещения.

Расчетная мощность освещения компрессорного цеха:

S = 966 м²

Нормируемая освещенность компрессорного цеха:

Е = Е_норм • К₃, (2.10) [1]

где Е_норм — нормальная нормируемая освещенность [1];

К₃ — коэффициент запаса, учитывающий фактор, ухудшающие работу светильников, К₃ = 1,5 [1]

Е = 200 • 1,5 = 300 Лк

Расчетная мощность освещения:

P = W• S (2.11) [1]

где W — удельная мощность, Вт/м²

S — площадь помещения, м².

Р= 15 • 966 = 14 490 Вт

При номинальной мощности лампы светильника ⁼ 250 Вт количество светильников составит:

N =, (2.12) [1]

N = = 57,9? 58

Принимаем N = 58.

Фактическая установленная мощность светильников:

= N • (2.13) [1]

= 72 • 250 = 14 490 Вт? 14,5 кВт

Расчетная активная мощность осветительных нагрузок определяется:

= • (2.14) [1]

где К_со — коэффициент спроса осветительных нагрузок.

= 0,85 • 14,5 = 12,3 кВт.

Принимаем светильники типа Светильник ГСП 11−250−002 з/стекло, крюк 250Вт ДРИ Е40 IP54/IP22 с лампами ДРЛ-250 мощностью 250Вт.

Общая мощность электрического освещения предприятия:

= 12,3 кВт

Автоматические выключатели на 16А в количестве 2шт Серии: Legrand LR (Польша)

2.2.2 Определение мощности и выбора компенсирующих устройств

Установки компенсации реактивной мощности регулируемые автоматические (УКРМ, УКРМ-Т, УКРМ-ФК, УКРМ-Т-ФК) предназначены для автоматического регулирования коэффициента мощности (cos ф) в распределительных сетях трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц. напряжением 0,4 кВ.

Установки компенсации реактивной мощности нерегулируемые УКЛ-56; УКЛ-57−6 (10); УКП-57−6 (10) и регулируемые автоматические УКРМ-6 (10); УКРМЛ (П) — 6 (10) предназначены для неавтоматического и автоматического соответственно регулирования коэффициента мощности (cos ф) в распределительных сетях трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц. напряжением 6 (10) кВ.

Диапазон мощностей от 10 кВАр до 2500 кВАр, шаг регулирования от 5 кВАр. Установки собраны в унифицированных металлокорпусах навесного или напольного исполнения, укомплектованы трёхфазными конденсаторными батареями и управляющими контроллерами фирмы VMtec. Установки с защитными фильтрами укомплектованы фильтрующими дросселями фирмы VMtec.

Тиристорные (быстродействующие) установки укомплектованы интеллектуальными силовыми модулями разаработки и производства ООО «Эльф-Электро», трёхфазными конденсаторными батареями и быстродействующими управляющими контроллерами фирмы VMtec.

Степень защиты корпуса IP40 или IP54, климатическое исполнение УХЛ3 (стандартно), категория размещения У1, У2 или У3 (стандартно).

Установки изготавливаются по ГОСТ-23 897 в соответствии с техническими условиями ТУ3434−001−81 697 141−2010

Таблица 2. Контакторные установки компенсации реактивной мощности выпускаются нашим предприятием двух классов:

Структура условного обозначения:

УКРМ-Z-0,4-Х-Х-Х-W УКРМ — установка компенсации реактивной мощности Z — «Т» — тиристорная, отсутствует — контакторная.

0,4 — рабочее напряжение, кВ.

Х — реактивная мощность установки, кВАр.

Х — реактивная мощность минимальной ступени, кВАр.

Х — количество ступеней W — «ФК» — с защитными фильтрами, отсутствует — без защитных фильтров.

Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия равна:

= • () (2.15) [1]

где

— коэффициент, учитывающий несовпадение во времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия. Для предприятий компрессорного цеха К_{нс в} = 0,9.

= 0,9 • 4302 = 3871,8 кВт Величина реактивной мощности, которую предприятие может потреблять от энергосистемы, рассчитывается:

= d • (Р_м +) (2.16) [1]

= 0,27 • (5736 + 12,3) = 1552,041 кВт Расчетная мощность компенсирующих конденсаторов определяются:

= - (2.17) [1]

= 3871,8 — 1552,041 = 2319,759 кВар Принимаем комплектующую конденсаторную установку УКРМ

2.2.3 Определение количества мощности трансформаторов

Расчетная мощность трансформаторов определяется по формуле:

S = K • (2.18) [1]

где и — расчетная активная и реактивная мощность силовых электродвигателей;

— расчетная реактивная мощность освещения;

— фактическая мощность конденсаторов компенсирующего устройства;

К = 1,3 — коэффициент заноса, обусловленной погрешностью метода коэффициента спроса.

S = 1,3 • = 7740,4 кВт

Принимаем трансформатор с (масляным охлаждением типа ТМ) на напряжение 6−10/0,4кВ.

2.2.4 Расчет управления и защиты компрессора

С целью обеспечения оптимального управления и защиты электродвигателя необходимо разработать соответствующую схему.

При работе компрессора должно обеспечиваться выполнение технологических операций в оптимальном режиме. Поэтому в начале изучают технологические требования к выполнению операций по делению.

Таким образом, определяют режим работы и возможные способы управления компрессором.

В соответствии свыше изложенными задачами разрабатывают без расчета принципиальную схему энергоснабжения, управления и защиты электродвигателя.

2.3 Расчет токов короткого замыкания

При проектировании систем электроснабжения учитывают не только нормальные, продолжительные режимы работ электроустановок, но и аварийные режимы их. Одним из аварийный режимов является короткое замыкание.

Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции, износ изоляции, увлажнение изоляции, перекрытие между фазами и т. д.

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Увеличение тока в ветвях электроустановок, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Протекание больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сетях и других элементах электроснабжения.

При расчете токов короткого замыкания принимаются следующие допущения:

трехфазная система симметрична;

короткое замыкание считается металлическим.

В целях упрощения расчетов, для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указываем среде номинальное значение напряжения. Для расчета тока трехфазного короткого замыкания в сетях и установках выше 1кВ составляется расчетная схема для рассматриваемой системы электроснабжения. По ней выполняются электрическая схема замещения. Путем постепенных преобразований схема замещения приводится к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания, характеризующийся определенным значением результирующий ЭДС, был связан с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением. Зная результирующее значение ЭДС и результирующее сопротивление, по закону Ома определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ, затем вычисляется ударный ток и при необходимости апериодическая составляющая тока КЗ.

Отличия расчетов тока КЗ в сетях напряжением до 1кВ от расчета токов КЗ выше 1кВ обусловлены следующими особенностями:

активные сопротивления элементов цепи КЗ в сети до 1кВ играют существенную роль и могут даже преобладать над индуктивными;

если установка до 1 кВ получает питание через понижающий трансформатор, то периодическую составляющую тока при КЗ на стороне низкого напряжения трансформатора можно считать неизменной по амплитуде. При определении сопротивления цепи КЗ учитываются не только активные и индуктивные сопротивления трансформаторов, кабелей, шин, но и сопротивления аппаратов.

При расчете необходимо учитывать активные сопротивления всех переходных контактов короткозамкнутой цепи, так как реальные величины токов КЗ значительно меньше расчетных, найденных без учета всех контактных сопротивлений. Сопротивления всех элементов цепи приводятся к напряжению ступени КЗ и выражаются в именованных единицах.

Расчет токов КЗ в сетях и установках напряжением до 1кВ выполняются в соответствии с расчетной схемой, в состав которой включаются все элементы, оказывающие влияние на величину тока КЗ. Влияние двигателей учитывается в тех случаях, когда они непосредственно подключены к месту КЗ проводом или кабелем длиной до 5 м.

Расчет токов короткого замыкания реализуется с помощью ЭВМ по данным схемы замещения составленной для цепи «Трансформатор — ЭП № 14» .

В результате расчетов получаем следующие показатели:

* сверхпереходной ток трехфазного КЗ;

* ударный ток трехфазного КЗ;

* действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ;

* начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ;

* мощность КЗ в начальный момент;

* ток однофазного КЗ в одной точке.

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновения КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Для расчета токов КЗ составляем расчетную схему системы электроснабжения и на её основе схему замещения. Выполним расчетную схему и схему замещения для электроприемников СП, для приемников схема будет аналогична, будут различаться лишь параметр элементов и количество присоединений.

Для расчетов составляем расчетную схему (рисунок 1-а) и схему замещения (рисунок 1-б), в которых учитываем сопротивления трансформаторов на ГПП, линии от энергосистемы до ГПП и линию от ГПП до цехового трансформатора.

Считаем, что питание осуществляется от системы неограниченной мощности, следовательно Хс = 0. Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий обычно учитывают только индуктивные сопротивления.

Для ВЛ-2 учитываем также и активное сопротивление.

ВЛ-1 выполнена проводом АС-95; х0 = 0,4 Ом/км

Вл-2 выполнена проводом АС-10; х0 = 0,4 Ом/км

На ГПП принимаем два трансформатора ТМ-1 напряжением 35/10, кВ; мощностью по 1000 кВ*А; потери напряжения на КЗ Uк =6,5%. [4]

Принимаем базисную мощность Sб =100 МВ*А. Расчет сопротивлений производим в относительных единицах.

Основными причинами возникновения КЗ в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановок; неправильное действия обслуживающего персонала; перекрытия токоведущих частей установок. Короткой замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушение нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети, вследствие понижения напряжения на этих участках; нарушением режима работы энергетической системы.

Рассмотрим расчет токов короткого замыкания данного проекта.

Для вычисления короткого замыкания по расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления всех источников и потребителей, и намечают вероятные точки токов короткого замыкания.

В данном проекте за базисное напряжение принимают номинальное напряжение Uном = 10 кВ, а базисную мощность Sб = 10 кВ * А

Схема представляет собой систему неограниченной мощности. В данном случае для трансформаторов, напряжением короткого замыкания Uк =% (дается в каталогах) Uк = 10,5%

Для удобства расчетов токов короткого замыкания применим упрощенную схему замещения для точки К1 (индуктивная).

Расчет токов короткого замыкания произведен в относительных единицах.

Xвл = (2.19) [1]

Где S — мощность, кВ * А

Uном — номинальное напряжение, кВ

x = x0 l1 = 0,099 * 10 = 0,99 А (2.20) [1]

Х тр-ра = (2.21) [1]

х — определяется по величине Uк (Uк 10)

Sном = 16 т.к. это мощность трансформатора

Х кабеля = (2.22) [1]

Х каб = 0,08 т.к. для кабельных линий U — ем 6−20 кВ величина

х = 0,08 Ом/км

Упрощенная схема замещения для точки К1 (активная)

Rвл = (2.23) [1]

r = r0l1 = 0,43 * 10 =4,3 (2.24) [1]

где r = 0,43 при решении активного сопротивления данного трансформатора, этим сопротивлением можно пренебречь.

Rкабеля = (2.25) [1]

Для кабелей (кабельных линий) U — ем 6−20 кВ величина

r = 0,26 Ом/км

Iб — базисный ток, определяемый по выбранной базисной мощности Sб

Iб = кA (2.26) [1]

Z — полное сопротивление выраженное в относительных единицах и приведенное к базисной мощности

Z = (2.27) [1]

ZX = 0,96 мОм

ZR = 0,265 мОм

Z = мОм

Ток короткого замыкания для точки К1

Iкз1 = Iб / Z = 5,5/ 0,99 = 5,55 кА (2.28) [1]

Iударн = (2.29) [1]

K = / = 0,96 * 0,265 = 3,9

Также как и для точки К1 составляем упрощенную схему для точки К2 (индуктивного сопротивления) и (активного сопротивления).

Сопротивление шин:

R0 = 0,017 Ом/м; х0 = 0,31 Ом/м

Sоткл. авт. = 200 МВ * А

Хсист = мОм (2.30) [1]

Rшин = r0l = 0,017 * 10 = 0,17

Хшин = r0l = 0,031 * 10 = 0,31

Iкз = кA (2.31) [1]

ZR = 0,435 мОм, ZX = 60,81 мОм

Z = = мОм (2.32) [1]

Iуд = кА

2.3.1 Расчет сечения и выбор проводов для компрессора

Из формулы номинальной мощности определяем номинальный ток компрессора «Высокая ступень 21А280» .

= (2.33) [1]

= = = 220 А

где I ном — номинальный ток А.

Р ном — номинальная мощность двигателя кВт.

U - напряжение В.

- коэффициент мощности.

з эд — к. п. д электродвигателя.

Выбор сечения кабеля.

Выбрал медный 4х жильный сечением 95 для Высокой ступени.

Из формулы номинальной мощности определяем номинальный ток компрессора «Низкая ступень 21АН300» .

= = = 260 А

Выбор сечения кабеля.

Выбрал медный 4х жильный сечением 120 для Низкой ступени.

В таблице 3. Приведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора защитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.

2.3.2 Выбор электромагнитных пускателей

Электромагнитный пускатель играет роль включателя и отключателя, осуществляющего защиту и управление трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, магнитный пускатель может применяться для дистанционного включения и отключения различного электрооборудования — энергоемкие светильники, электрообогреватели и др.

Помимо контакторных магнитных пускателей также выпускаются бесконтакторные пускатели, оборудуемые вместо контактора силовыми тиристорами, управление которыми производится через импульсные сигналы. Хотя изначально магнитные пускатели разрабатывались в качестве устройств для электрического управления и контроля над асинхронными электродвигателями, однако благодаря оснащению вспомогательными модулями они стали пригодны для выполнения некоторых других, не предусмотренных ранее, функций. Современные электромагнитные пускатели способны защищать электрооборудование с помощью теплового реле от чрезмерных электрических перегрузок и сигнализировать о текущем электротехническом состоянии техники (оборудования). Усовершенствованные модели электромагнитных пускателей состоят из:

— контакторов;

— сигнальных ламп;

— тепловых реле защиты от перегрузок по току;

— кнопок управления.

В целом, выпускаемые в настоящее время электромагнитные пускатели могут существенно различаться и по внутреннему устройству, и по дополнительному функционалу. Низковольтные электромагнитные пускатели бывают нереверсивные и реверсивные, исходя из предназначения и разновидности модели. Кроме этого они могут быть конструктивно оборудованы средством температурной защиты и заключать в своем корпусе электрическое тепловое реле, однако некоторые виды пускателей производятся и без них. Также они могут иметь некоторые расхождения в таких технических характеристиках, как уровень коммутируемых токов и номинальное напряжение катушки. Кроме перечисленного, различные модели магнитных пускателей бывают в разной степени защищенными от факторов внешней среды (усиленный корпус от проникновения влаги, пыли и т. д. или вообще отсутствие какой-либо защиты).

Условиями выбора электромагнитных пускателей являются:

1. Номинальное напряжение катушки. Стандартная шкала напряжений 24, 110, 220, 380 В переменного тока и 24 В постоянного тока.

2. Величина электромагнитного пускателя. К 1 величине относятся электромагнитные пускатели с током основных контактов от 10А до 16А, к 2 — с током основных контактов в 25А, 3 — 40А, 4 — 63А.

При больших нагрузках в электрической цепи, превышающих 63А, используются электромагнитные контакторы.

При выборе пускателя следует учитывать рабочий ток нагрузки в соответствии с условием:

I_{НОМ. ПУСК}? I_Р, (2.34) [1]

где I_{НОМ. ПУСК} — номинальный ток пускателя, А; I_Р — рабочий ток нагрузки, А.

3. Наличие теплового реле у электромагнитного пускателя требуется, когда функционирующие электродвигатели могут иметь перегрузки в работе.

4. Реверс — управление реверсивным электродвигателем через реверсивный механизм электромагнитного пускателя, в который включено 2 магнитные катушки, 6 контактов силовых и механизм блокировки.

5. Количество дополнительных замыкающих и размыкающих контактов должно соответствовать проектируемой схеме.

6. Наличие управляющих вспомогательных элементов (кнопок, индикаторных лампочек и т. п.), которые значительно облегчают эксплуатацию устройства.

7. Высокая степень защищенности IP магнитного пускателя позволяет работать даже в самых агрессивных средах (пыль, влага и др.).

8. Класс износостойкости (или количество срабатываний). Если устройство предназначается для работы в режиме многократных коммутационных нагрузок на единицу времени, то данный параметр очень важен при выборе пускателя. В некоторых случаях требуется применять некоммутируемые пускатели.

9. Наличие серии. Данное обстоятельство может свидетельствовать о том, что электромагнитный пускатель входит в категорию пусть и дорогих, но известных производителей, поддерживающих высокое качество продукции.

Электромагнитные пускатели широко применяются для контакторного управления электродвигателями. Чтобы произвести оптимальный выбор пускателей, вначале рассмотрим их классификацию. Промышленность выпускает: ПМ12, ПМE, ПМА, ПМЛ, ПМС.

Выбираем для компрессоров «Высокая ступень 21А280» магнитные пускатели серии ПМ12 — степень защиты IP00 без кнопок. Номинальный ток на 250А.

Магнитные пускатели серии ПМ12

Магнитные пускатели серии ПМE

Магнитные пускатели серии ПМА

Магнитные пускатели серии ПМЛ

Магнитные пускатели серии ПМС

Таблица 4. Электромагнитные пускатели

2.4 Выбор автоматического выключателя

Потери напряжения

Полученные сечения проводов проверяют по допустимой потере напряжения из условия:

Д% Д% = 5% (2.36) [1]

Потеря напряжения в разветвленных сетях определяется до наиболее удаленного электродвигателя по участкам путем суммирования потерь напряжения по отдельным участкам.

Потеря напряжения в ответвлении к наиболее удаленному двигателю:

ДU% = (2.37) [1]

ДU% = = 0,17%

где

Y — удельная проводимость медных проводов;

(Y = 58).

S₀ — сечение ответвления, мм;

L₀ - длина ответвления, м [1];

Р_н - номинальная мощность электродвигателя, кВт.

Потеря напряжения в магистрали:

Uм%= (2.38) [1]

Uм%==0,04%

Где Sм — сечение магистрали, мм;

Lм — длина магистрали, м;

Pм — общая мощность, передаваемая по магистрали, кВт

Pм = 4,6

Uобщ% = Uм % + U0% (2.39) [1]

Uобщ% = 0,04+ 0,17 = 0,21%

Где Uм % - потеря напряжения в магистрали, %

U0% - потеря напряжения к наиболее удаленному двигателю, %.

2.5 Расчет молниезащиты

Нормы, по которым выполняется проектирование систем молниезащиты, основаны на расчете и выборе зон защиты стержневых или тросовых молниеотводов при заданной надежности защиты объекта. Для расчета зон защиты используются геометрическая, электрогеометрическая и вероятностная методики. При этом надежность защиты РН (или вероятность прорыва молнии РП) определяется категорией объекта и устанавливается в пределах от РН = 0,99 до РН = 0,9999. Существующие методы расчета вероятности прорыва и определения надежности устройств молниезащиты базируются на результатах экспериментальных исследований и многолетних наблюдений за эксплуатацией объектов молниезащиты.

Экспериментальные данные, которые положены в основу методов расчета и выбора устройств молниезащиты, были получены 50−60 лет назад в лабораторных условиях для разрядных промежутков ограниченной длине [4, 5]. Аналогом молнии являлся искровой разряд, формируемый импульсом положительной полярности 1,5/1000 мкс между высоковольтным электродом и заземленной (металлической) плоскостью. Аналогом молниеотвода являлся металлический стержень, установленный на плоскости под высоковольтным электродом, а аналогом объекта — второй металлический стержень меньшей длины. Перемещением одного стержня относительно другого определялись зоны защиты молниеотвода. Такая методика экспериментального определения зон защиты является недостаточно корректной, т.к. не учитывает геометрические размеры защищаемого объекта, а физика развития разрядов в коротких искровых промежутках имеет мало общего с физикой развития разряда молнии.

Статистические данные многолетних наблюдений также не могут быть положены в основу сколько-нибудь серьезной методики расчета и выбора устройств молниезащиты, поскольку для отдельного объекта они представляют собой единичное явление, по которому невозможно сделать серьезные выводы. Исключение составляют линии электропередачи, систематическое поражение которых может быть обобщено в виде методики расчета и выбора угла защиты тросового молниеотвода.

компрессорный цех молниезащита выключатель Цель работы: рассчитать молниезащиту, определить тип защиты, его параметры и зону. Определить параметры зон молниезащиты и изобразить их. Определить габаритные размеры защищаемого объекта. Определить возможную поражаемость объекта.

Задание. Определить выше указанные параметры с помощью данных представленных в таблице 5.

Таблица 5. Исходные данные

1. Двойные стержневые молниеотводы При

(2.40) [1]

(2.41) [1]

Рисунок 1 зона одиночного стержневого молниеотвода

при а120м

при Lа150м Зависимость представлена в таблице 6

Таблица 6 Зависимости

Двойной стержневой молниеотвод h₁h₂

Рисунок 2 Двойной стержневой молниеотвод h₁h₂

По формулам для одиночного стержневого молниеотвода определяются параметры молниезащиты для зон. В масштабе изображается зона А.

Зона А:

(2.42) [1]

(2.44) [1]

2. Определяются габаритные размеры защищаемого объекта в каждой зоне молниезащиты. Для этого на расстоянии от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью .

Зона А:

АВH= 42 236 м

3. Определяется возможная поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты.

поражений Вывод: рассчитали молниезащиту, определили тип защиты, его параметры и зону. Определили параметры зон молниезащиты и изобразили их. Определили габаритные размеры защищаемого объекта и возможную поражаемость объекта.

III. Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ

Безопасная эксплуатация электроустановок достигается выполнением организационных мероприятий, целью которых является упорядочение работ, проводимых с электроустановками, ограничение допуска к ним личного состава и распределение персональной ответственности за их техническое состояние. В целях ограничения круга лиц, допускаемых в помещения с электроустановками, их входные двери, а также входные двери (калитки) открытых трансформаторных подстанций должны быть закрыты на замки, к которым не должны подходить ключи от других помещений.

Запорными устройствами должны быть также снабжены дверцы ячеек распределительных устройств, пунктов и щитков, люки технологических проемов в строительных конструкциях и т. п. Эти устройства должны открываться только специальными ключами и приспособлениями; в кожухах с установками напряжением до 1 кВ их могут заменять болтовые соединения. Кожухи с распределительными и другими устройствами напряжением до 1 кВ, расположенные в производственных, общественных и других помещениях, должны опечатываться лицом, ответственным за эти электроустановки. Ключи от помещений с электроустановками или от ограждений электроустановок должны быть в двух комплектах и храниться в специальных опечатанных ящиках.

К каждому ключу должна быть прикреплена бирка с указанием названия помещения и номера ключа. Такая же бирка должна быть нанесена у места хранения ключа в ящике. Ключи рабочего комплекта должны выдаваться либо на время производства осмотров электрооборудования, либо на время работ по наряду или письменному распоряжению с записью в Оперативном журнале электроустановки, который находится у диспетчера СЭС или у дежурного расчета электроустановки.

По окончании работы или осмотра ключи подлежат возврату. Запасной комплект ключей разрешается использовать только в случае поломки или потери ключей рабочего комплекта с последующим уведомлением об этом лица, ответственного за электрохозяйство части. Безопасность работ, проводимых с электроустановками, обеспечивается выполнением следующих специальных организационных мероприятий: выдачей нарядов или распоряжений на работы, выдачей разрешений на подготовку рабочих мест и допуск к работе, допуском к работе, контролем во время работы, а также оформлением перерывов в работе, переводом на другое рабочее место и окончанием работ.

Нарядом-допуском называется особое письменное задание на работы с электроустановками на специальных бланках, действующее в течение 15 сут. На работы в течение одного дня может выдаваться письменное распоряжение или задание на безопасное выполнение работы с электроустановкой, оформляемое в Оперативном журнале электроустановки. По нарядам должны выполняться как работы со снятием напряжения, так и работы на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и вблизи от них, по распоряжениям — кратковременные, небольшие по объему работы с полным и частичным снятием напряжения с действующих электроустановок, не требующие установки специальных ограждений и механизмов, и работы на токоведущих частях, находящихся под напряжением, перечисленные в Правилах.