Электроснабжение насосной станции

1. Общая часть

Системообразующая сеть ЕЭС России сформирована электрическими сетями напряжения 220−1150 кВ. От Байкала до Калининграда, общей протяжённостью более 148 тыс. км.

Наличие протяжённой единой энергетической системы позволяет использовать максимумов нагрузки по часовым поясам суммарным эффектом до 8млн. кВт.

Развитие системообразующей сети должно осуществляться с использованием двух систем номинальных напряжений 110−220, 500−1150 кВ. В западной части ОЭС Центра и ОЭС Северо-запада.

В период до 2010 года на большей части Европейской территории России включая Северный Кавказ, в Сибири и на Дальнем Востоке станет развиваться сложная многокольцевая сеть напряжением 500 кВ. В западных районах для выдачи мощности АЭС заканчивая формирование линий 750 кВ.

В 1995 году в энергосистемах России напряжением ПО кВ и выше эксплуатировалось около 440 тыс. км ВЛ., и почти 530 млн. кВа., общей трансформаторной мощности. Для передачи избытков мощности из восточной части ОСЭ Сибири в западные энергосистемы и через Казахстан на Южный Урал завершается строительство ВЛ., 1−150 кВ Итан — Барнаул. Её включение увеличит пропускную способность электромагистрали в отдельных сечениях на 800 мВт. Для создания связи между восточной и европейской частями ЕЭС России после 2000 года намечается сооружение ВЛ., 1150 кВ Сибирь — Урал, которая пройдёт по территории России.

Тем не менее, пропускная способность сети всё ещё не достаточна. Силы, определяющим образом влияющие на экономическую политику в период с 1992 по 2003 годы противодействовали попыткам применения в энергетическом секторе ограничительных мер и инструментов экономической политики, свойственной централизованной экономике. В результате в отдельных сегментах (в первую очередь в нефтяном и угольном) российского энергетического сектора имели место дерегулирование и приватизация. В результате доля компаний госсектора в добыче нефти и угля, России составила в 2004 году менее 10%. Реструктуризация угольного сектора позволила добиться закрытия самых неэффективных предприятий, резко снизив бюджетные дотации угольной отрасли и приблизив её к бездотационности. Однако сторонниками централизованной модели функционирования и развития энергетического сектора в значительной мере удалось сохранить централизацию структуры энергетических компаний и влияние государства в наиболее важных сегментах (в первую очередь в электроэнергетическом и газовом).

В этих сферах государство довольно активно применяет методы балансного и индивидуального регулирования деятельности энергетических компаний, зачастую официально рассматривая энергетический сектор как второстепенную сферу бизнеса, призванную обслуживать и субсидировать функционирование других областей экономике. В результате в централизованных сферах энергетического сектора надвигается серьёзный производственный кризис, связанный с исчерпанием резерва производственных мощностей, созданного в советское время, и отсутствием работающего рыночного механизма воспроизводства.

Даже рыночный блок правительства, который в течение всего периода экономических реформ всё же предотвращал чрезмерное усилие административных начал в энергетической политике, тем не менее, зачастую оказывал негативное влияние на развитие энергетического сектора мерами ограниченного характера, преследовавшими те или иные краткосрочные цели и области макроэкономической или налогово-бюджетной политики, и наносит тем самым ущерб внутренней сбалансированности энергетических рынков.

Поддержание высоких темпов роста экономики и перспективе (2005;2012 годы.) может испытывать серьёзные трудности по причинам, непосредственно связанными с ситуацией в энергетическом секторе. Существует ряд факторов, непосредственно связанных с ситуацией в российской экономике, которые могут оказать негативное влияние на динамику экономического роста в ближайшем будущем.

Такого рода факторы подразделяют на две группы:

Высокая энергоёмкость (энергоинтенсивность) российской экономике, которая в будущем может потребовать дополнительного производства чрезмерного количества энергетических ресурсов для удовлетворения растущего спроса на энергию (что чревато возникновением ресурсных ограничений), а кроме того, снижает конкурентоспособность национальной экономике;

Необходимость серьёзных усилий, направленных на географическую и продуктовую диверсификацию национального экспорта (без которой Россия может столкнуться с резким замедлением и даже прекращением прироста экспорта энергоресурсов уже в ближайшее время).

В перспективе будет развивать связи ЕЭС России с энергосистемами зарубежных стран по следующим направлениям:

Увеличение экспортных поставок электроэнергии в Финляндию (2-х цепная ВЛ-330 кВ и ВЛ-400 кВ);

Экспорт мощности и электроэнергии в Германию (линия постоянного тока 4000 мВт на Л500 кВ);

Увеличение экспортных поставок электроэнергии из России в страны восточной Европы через Украину;

Экспорт электроэнергии из восточных регионов и Сибири в Китай;

Экспорт мощности и электроэнергии из Калининградской энергосистемы в Белоруссию, Польшу, Германию.

Новые тенденции: В перспективной структуре электропотребления будут определяться в первую очередь изменением соотношения между долей промышленного и коммунально-бытового электропотребления. На производство единицы сопоставимой продукции большинство российских заводов затрачивают в 2−3 раза больше энергии топлива, чем их зарубежные конкуренты.

Причины:

Изношенное оборудование многих предприятий;

Низкий научно-технический уровень промышленности особенно в части энергосберегающих технологий;

Реконструкция энергооборудования должно сочетать демонтаж устаревшего оборудования, замену его новым более экономичным и экологически чистым, и продление сроков службы оборудования высокого давления путём замены выработавших свой ресурс узлов и деталей.

Цели курсового проекта: Выполнить электроснабжение насосной станции в соответствии со 2-й категорией надёжности, обеспечить необходимую безопасность объекта.

Задачи: Выполнить выбор схемы питания насосной станции, выполнить все необходимые расчёты:

Электрических нагрузок;

Выбор проводов и кабелей;

Выбор защитной аппаратуры;

Расчёт токов К.З.

В курсовом проекте выполняется электроснабжение насосной станции. Насосная станция предназначена для мелиорации. Здесь имеются следующие помещения:

Машинный зал;

Ремонтный участок;

Агрегатную;

Сварочный пост;

Служебные помещения;

Бытовые помещения;

Вспомогательные помещения.

Все приёмники электроэнергии установлены на станции стационарно, размещённые неравномерно, рассчитанные на переменный трёхфазный ток, напряжением 380 В промышленной частоты. Основным потребителями являются 4 мощных автоматизированных насосных агрегата и относятся к 2 и 3 категории надёжности. Среда помещений нормальная. Температура 250С, работа трёхсменная. трансформатор высоковольтный освещение энергия Таблица 1.1 Характеристики приёмников.

№.	Наименование Электра приёмника.	P (кВт).	Кпуск.	Ки.	Cosц.	tgц.	Примечание.
1,2.	Вентиляторы.	5х2.		0,6.	0,8.	0,75.
	Заточный станок.	2,2.		0,12.	0,4.	2,30.	1 — фазный.
	Токарно-револьверный станок.			0,12.	0,4.	2,30.
	Фрезерный станок.			0,12.	0,4.	2,30.
	Резьбонарезной станок.			0,12.	0,4.	2,30.
9−11.	Электронагреватели отопительные.	15,5×3.	0,8.	0,95.	0,33.
	Кран мостовой.	30,8 кВ*А.	2,5.	0,66.	0,5.	1,73.	ПВ=25%.
20−22.	Электродвигатели задвижек.	1,2×3.		0,7.	0,8.	0,75.	1 -фазные.
23−26.	Насосные агрегаты.	63×4.		0,7.	0,8.	0,75.
	Щит сигнализации.	1,1.	0,85.	1,0.	0,00.	1 — фазный.
31,32.	Сварочные агрегаты.	15 кВ*А.	2,5.	0,3.	0,4.	2,30.	ПВ=40%.

Схема и конструктивное исполнение сети 380В:

Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ, выполняют кабелями и изолированными проводами, прокладываемыми непосредственно на строительных элементах и элемента технологического оборудования, в коробах на лотах, а также тросовыми проводами;

— Комплексными шинопроводами — магистральными, распределительными и осветительными, устанавливаемыми на опорах конструкциях на полу, стенах, колоннах, фермах и т. п.;

— Комплексными троллями, укрепляемыми на троллейных кронштейнах, и комплектными троллейными шинопроводами, укрепляемыми на специальных конструкциях.

Электропроводка должна соответствовать условиям окружающей среды, назначению и ценности сооружений, их конструкции и архитектурным особенностям. При выборе вида электропроводки и способа прокладки должны учитывать требования электробезопасности и пожарной безопасности. Оболочки и изоляции проводов должны соответствовать способу прокладки и условиям окружающей среды.

Воздушные линии напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях используется главным образом в качестве сетей наружного освещения и для питания отдельных маломощных потребителей.

Электропроводки: являются распространённым видом сетей внутри зданий и сооружений. Этот вид сетей широко применяется для питания осветительных устройств, для цепей вторичной коммутации, защиты и управления, для питания установок небольшой мощности.

Электропроводками — принято называть сети постоянного и переменного тока напряжением до 1 кВ, выполняемые изолированными проводами, а также небронированными кабелями мелких (до 16 мм²) сечений с резиновой и пластмассовой изоляцией. Они могут прокладываться внутри зданий и сооружений, а также по наружным их стенам, по территории возле зданий.

Установочные провода напряжением до 1 кВ имеют в своей маркировке букву (П), стоящую на первом месте для проводов с медными жилами и на втором, для проводов с алюминиевыми жилами буква (А). Например: марка (ПР) — провод с алюминиевыми жилами в оплетке из хлопчатобумажной ткани; (АПР) — тот же, но с алюминиевыми жилами; (АПР) — провод с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией; (ПРГН) — провод с медными жилами с резиновой изоляцией, гибкий, в негорючей оболочке.

В соответствии с рекомендациями по экономии меди следует применять провода и кабели с алюминиевыми жилами. Провода с медными жилами разрешается применять для вторичных цепей, для силовых и осветительных установок во взрывоопасных помещениях, а также для силовых цепей всех кранов при сечении жил до 6 мм². Все проводки внутри зданий разделяют на открытые и скрытые.

Открытая электропроводка: т. е. проложенная по поверхностям стен и потолков, по конструкциям сооружений и т. п. Имеет много конструктивных исполнений. В зависимости от условий окружающей среды, требований технической эстетики, марки и сечений применяемых проводников и т. п. Способы выполнения электропроводки могут в значительной отличаться друг от друга. Из большого числа различных способов открытой электропроводки для промышленных предприятий основными являются прокладка в специальных лотках, коробах и различных трубках, а также на тросах. Значительно реже применяется открытая электропроводка внутри помещений на роликах и изоляторах.

Скрытая электропроводка: т. е. проложенная в конструктивных элементах здания, стенах и потолках, полах и перекрытиях, фундаментах оборудования и т. п. Выполняется в различных трубах, специальных каналах, образованных в толщине бетона.

Ко всем видам исполнения электропроводок предъявляются определённые требования, обеспечивающие надёжную эксплуатацию и безопасность.

Для обеспечения надёжной работы электроустановок необходимо выполнять прокладку проводников таким образом, чтобы повреждение в цепях одного агрегата не вызвало остановки других, работающих независимо, поэтому в одной трубе или коробе, одном замкнутом канале строительной конструкции или одном лотке запрещается прокладывать цепи разных технологических агрегатов, не связанных единым технологическим процессом. Из этих же соображений запрещается совместная прокладка взаиморезервирующих цепей, цепей аварийного и рабочего освещения, комплексными шинопроводами-магистральными, распределительными и осветительными, установленными на опорах конструкциях на полу, стенах, колоннах, фермах и т. п.; комплексными троллями, укрепляемыми на троллейных кронштейнах, и комплексными троллейными шинопроводами, укрепляемыми на специальных конструкциях.

Электропроводка должна соответствовать условиям окружающей среды, назначению и ценности сооружения, их конструкции и архитектурным особенностям. При выборе вида электропроводки и способа прокладки должны учитывать требования электробезопасности и пожарной безопасности. Оболочки и изоляции проводов должны соответствовать способу прокладки и условиям окружающей среды.

Воздушные линии напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях используется главным образом в качестве сетей наружного освещения и для питания отдельных маломощных потребителей.

Электропроводки являются распространенным видом сетей внутри зданий и сооружений. Этот вид сетей широко применяется для питания осветительных устройств, для цепей вторичной коммутации, защиты и управления, для питания установок небольшой мощности.

В цеховых электрических сетях применяются для прокладки провода марок: АПВ, АПРВ, АТПРВ — непосредственно по несгораемым поверхностям; АПР — на роликах и изоляторах; АПВ, АПРТО, АПРВ, АПР — в пластмассовых и стальных трубках и металлорукавах; АПВ, АПР, АПРВ — в коробах и на лотках. Тросовые прокладки выполняют проводами АРТ.

Кабели в неметаллической и металлической оболочках применяются в наружных установках и помещениях всех видов и прокладываются по поверхности стен, потолков, на лотках и в коробках, на тросах.

Кабели в неметаллической оболочке применяются в помещениях всех видов и наружных установках в металлических гибких рукавах, стальных трубках (за исключением сырых помещений и наружных установок) и неметаллических трубках и коробках, в замкнутых каналах строительных конструкций.

Для стационарных электропроводок должны применяться преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами.

В промышленных и наружных установках с химически активной средой все элементы электропроводок должны быть стойкими по отношению к среде либо должны быть защищены от её воздействия.

В производственных помещениях спуски незащищенных проводов к выключателям, аппаратам, щиткам и т. п. должны быть защищены от механических воздействий до высоты не менее 1,5 м от уровня поля.

Шинопровод:

Жесткий токопровод напряжением до 1 кВ заводского изготовления, поставляемый комплектными секциями, называется шинопроводом. Шинопроводы различных серий и типов комплектуются отдельных секций различной конфигурации и назначения. Секции могут быть прямые, угловые, гибкие, вводные, ответвительные, компенсационные, переходные, подгоночные. Длины секций унифицированы и кратны 770 мм.

Крановые троллеи, троллейные шинопроводы, кабели в лотках конструкциях, блоки труб прокладывают на высоте 7… 15 м вдоль стены или подкрановой балки.

Магистральные шинопроводы предназначены для питания распределительных шинопроводов и пунктов, отдельных крупных электроприемников.

Магистральный шинопровод ШМА предназначен для магистральных четырехпроводных электрических сетей в системе с глухо заземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Номинальный ток 1600, 2500, 4000 А.

Магистральные шинопроводы собраны из алюминиевых прямо-угольных изолированных шин, расположенных вертикально и за-жатых внутри перфорированного кожуха со специальными изоля-торами .

Число шин в магистральных шинопроводах: 3, 4, 6 (три спарен-ных). Магистральный шинопровод состоит из прямых и угловых секций с поворотом шин на ребро и плоскость, ответвительных вер-тикальных и горизонтальных (в том числе с автоматами и рубиль-никами) секций и др. Шины соединяют в основном сваркой при сборке блоков.

В шинопроводе ШМА-73 кожух состоит из двух боковин дву-таврового сечения и нижней перфорированных стальных крышек. Боковины (из алюминиевого сплава) используются в качестве ну-левого провода.

Шинопровод ШМА-68Н пригоден для использования в четы-рех проводных сетях при напряжении до 1000 В. Нулевым прово-дом в этом шинопроводе является четвертая шина, сечение кото-рой составляет 50 или 100% сечения фазной шины.

Магистральные шинопроводы прокладываются на вертикальных стойках высотой 3 м. В качестве опорных конструкций применяют также кронштейны и тросовые подвески. В шинопроводе ШЗМ-16 шины фаз имеют сплошную изоляцию и плотно сжаты профилированной оболочкой из алюминиевого сплава так, что обеспечивает-ся непрерывное крепление шин по всей длине секции. Оболочка шинопровода сплошная, без отверстий, что делает эту конструк-цию закрытой. В качестве нулевого проводника в шинопроводе ШЗМ-16 используется его сплошная алюминиевая оболочка.

Кроме того, выпускают магистральные шинопроводы для агрес-сивных сред гальванических цехов ШМА-Х на силу тока 2500 и 4000 А и шинопроводы постоянного тока ШМАД и ШМАДК на напряжение 1200 В и силу тока 1600…6300 A_v

Распределительные шинопроводы (ШРА с алюмини-евыми шинами) и (ШРМ с медными шинами) предназначены для передачи и распределения электроэнергии напряжением 380/220 В при возможности непосредственного присоединения к ним элект-роприемников в системах с глухозаземленной нейтралью.

Номи-нальный ток ШРА — 250,400 и 630 А; ШРМ — 100 и 250 А. Распреде-лительные шинопроводы крепят так же, как и магистральные: на стойках, кронштейнах, подвесах.

Троллейные шинопроводы (ШТМ с медными шина-ми) предназначены для питания подъемно-транспортных механиз-мов и переносных электрифицированных инструментов в сетях на-пряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью. Номинальный ток шинопроводов 100, 200 и 400 А.

Комплектные троллейные шинопроводы (ШТА) выполняются с троллеями из алюминиевого сплава, номинальный ток шинопро-водов 100, 250 и 400 А. Осветительные шинопроводы ШОС пред-назначены для групповых четырехпроводных линий в сетях напряжением до 1000 В с нулевым проводом для питания светильников и электроприемников небольшой мощности. Номинальный ток 25, 100А.

Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам. Принимаем схему в цехе радиальную (схема 1) — эти схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух или одноступенчатые. На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используется одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприёмников второй категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.

При двухтрансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия — трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.

При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приёмников первой категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.

Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, так как повреждения или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Схема 1.

Магистральная схема питания находят широкое применение не только для питания многих электроприёмников одного технологического агрегата, но так же большого числа сравнительно мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и других потребители, распределённые относительно равномерно по площади цеха.

Магистральная схема позволяет отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор — магистрали, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Схема 2.

Для проектирования насосной станции выбираем радиальную схему питания с прокладкой кабелей в стальных трубах, не требуещих дополнительной защиты.

Расчёт электрических нагрузок сети 380В:

Силовые нагрузки рассчитываются по узлам питания линии или шинопровод, РП.

Расчет электрических нагрузок ведётся по технологическому циркуляру ВНИПИ Тяжпромэлекгропроект № 358−90 от 1августа 1990 года.

Последовательность расчёта:

Все электроприёмники разбиваем на технологические группы и для каждой группы находим по справочникам K_и; cos& tg&.

1. Средние мощности за наиболее загруженную смену рассчитывают:

P_см=P_у?*K_и

Q_см=Pсм*tgц Где: P_см — средняя активная мощность, кВт;

Q_см — реактивная мощность, квар;

K_и — коэффициент использования;

P_у? — суммарная установленная мощность, кВт, для групп приёмников с продолжительным режимом.

Для приёмников с повторно-кратковременным режимом:

P_у=P_ном

Где: ПВ — продолжительность включения в относительных единицах. Если продолжительность включения дана в процентах, пересчитываем её в относительных единицах.

Если для приёмника задана S, кВа, то:

P_у=S*cos.

Определяем коэффициент использования группы электроприёмников:

K_игр =;

2. Определяем эффективное число электроприёмников nэф, если:

n_эф = 2 ;

Где: n — число электроприёмников в группе;

P_номmax — наибольшая мощность электроприёмника, кВт, в группе.

• 3. Определяем коэффициент максимума, K_м по упорядоченным диаграммам:
• 4. Определяем максимальную нагрузку:

P_м = K_м*;

Q _м = 1, 1*, если n?10, или Qм =, если n>10;

S_м =.

5. Расчётный ток определяется:

I_м =;

Табл. 1.2 Расчёт электрических нагрузок.

Наимен. щита и электропр.	Нагрузка установленная.	Нагрузка средняя за смену.	Нагрузка максимальная.
Рн, кВт.	n.	Pн?, кВт.	Ки.	cos.	tg.	Pсм, Квт.	Qсм, квар	Км.	Рм, кВт.	Qм, квар	Sм, кВА.	Iм, А.
СЩ1.
Электродвигатели задвижек.	1.2.		3.6.	0.7.	0.8.	0.75.	2.52.	1,89.
Насосные агрегаты.				0.7.	0.8.	0.75.	176,4.	132,3.
Всего по СЩ1.	64,2.		255,6.	1.4.	1.6.	1.5.	178,92.	134,19.		178,92.	147,6.	231,9.
СЩ2.
вентиляторы.				0.6.	0.8.	0.75.		4,5.
Заточный станок.	2.2.		2.2.	0.12.	0.4.	2.3.	0.26.	0,6.
Токарно-револьверный станок.				0.12.	0.4.	2.3.	2.64.	6,07.
Фрезерный станок.				0.12.	0.4.	2.3.	1.2.	2,76.
Резьбонарезной станок.				0.12.	0.4.	2.3.	0.96.	2,21.
Кран мостовой ПВ=25%.	30.8.		30.8.	0.66.	0.5.	1.73.	7,7.	13,32.
Всего по СЩ2.				1.74.	2.9.	11.68.	18,76.	29,46.	10,68.	200.36.	32,41.	202,96.	314,18.
СЩ3.
Электродвигатели отопительные.	15.5.		46.5.	0.8.	0.95.	0.33.	37.2.	12,28.
Щит сигнализации.	1.1.		1.1.	0.85.			0.93.
Сварочные агрегаты ПВ=40%.				0.33.	0.4.	2.3.	7,59.	17,46.
Всего по СЩ3.	31.6.		77.6.	1.98.	2.35.	2.63.	45,72.	29,74.		137.16.	32,71.		218,27.

Выбор аппаратуры защиты:

Защитные аппараты устанавливаются на каждой отходящей от РП линии.

Автоматические выключатели: Автоматические выключатели (автоматы), не обладая недостатками предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей сетей как от токов перегрузки, так и от токов короткого замыкания. Кроме того, они используются и для управления при нечастых включениях и отключениях. Таким образом, автоматические выключатели совмещают в себе одновременно функции защиты и управления.

Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только тепловыми, либо только электромагнитными расщепителями, либо комбинированными расщепителями (тепловыми и электромагнитными). Тепловые расщепители осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные — от токов короткого замыкания.

Действие тепловых расцепителей автоматов основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. В расщепителе при токе, превышающем тот, на который они выбраны, одна из пластин при нагреве удлиняется больше и вследствие большего ее удлинения воздействует на отключающий пружинный механизм. В результате чего коммутирующее устройство автомата размыкается.

Тепловой расщепитель автомата не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от токов короткого замыкания. Это объясняется тем, что тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существования тока КЗ.

Контакторы и магнитные пускатели:

Контактор — это аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений под нагрузкой силовых электрических цепей. Контакторы не защищают электрические цепи от ненормальных режимов, поскольку у них отсутствуют защитные элементы. Контактор состоит из электромагнитной системы, обеспечивающей дистанционное управление; главных контактов силовой цепи; дугогасительного устройства; блок-контактов, включаемых в цепь автоматики и сигнализации. Контакторы нашли широкое применение в силовых цепях переменного и постоянного тока.

В цепях переменного тока применяют преимущественно трехполюсные контакторы серии КТ с номинальными токами 63… 1000 А. Контакторы при числе полюсов два или три допускают 600… 1200 включений в час.

В сетях постоянного тока применяют контакторы серии КТП с номинальными токами 80…630 А.

Магнитный пускатель — это трехполюсный контактор переменного тока, в котором дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы главной цепи двигателя. Магнитные пускатели предназначены для управления (пуска, останова, реверса) трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт, а также для защиты их от перегрузки. В отдельных случаях магнитные пускатели используют для включения и отключения некоторых электроустановок, требующих дистанционного управления (наружное и внутреннее освещение, автоматизированные электроприводы и т. п.). Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловым реле РТ. Тепловое реле надежно защищает электродвигатель от перегрузки, но не обеспечивает защиты от коротких замыканий.

Объясняется это тем, что тепловое реле имеет большую тепловую инерцию. При коротком замыкании ток может повредить цепи раньше, чем сработает тепловое реле. Кроме того, контакты магнитных пускателей не рассчитаны на отключение токов короткого замыкания. Поэтому в случае применения магнитных пускателей (с тепловыми реле для защиты от перегрузок) для защиты от токов коротких замыканий необходимо.

устанавливать последовательно с тепловыми реле плавкие предохранители или автоматы с электромагнитными расщепителями.

Магнитный пускатель отключает двигатель от сети при исчезновении напряжения или его понижении до 50…70% от номинального значения.

До последнего времени наибольшее применение в электрических сетях имели магнитные пускатели серий ПМЕ, ПАЕ, ПМА, однако в настоящее время они заменяются пускателями серий ПМЛ и ПКЛ на номинальные рабочие токи от 4 до 200 А.

Кроме указанных аппаратов в сетях напряжением до 1 кВ используются для коммутации кнопки управления, командоаппараты, переключатели и кнопочные посты управления.

Предохранители выбираются по напряжению, длительному току, нагрузке и пиковому току:

· U_пред? U_ном ;

Где: U_пред — номинальное напряжение предохранителя, В;

· I_вст? I_расч;

Где: I_вст — ток плавкой вставки, А;

I_расч — расчётный ток линии, А;

· I_вст? ;

Где: I_пик — пусковой ток для единичного двигателя, А;

I_пик = I_м + I_{пуск наиб} — для группы приёмников, А;

— коэффициент, =2,5 — для лёгких пусков;

=1,62 — для тяжёлых пусков.

· Для сварочных аппаратов I_вст? 1,2 I_пв * ;

Где: I_пв — кратковременный ток, А;

ПВ — продолжительность включения в относительных единицах.

Проверяется селективность защиты.

Предохранители низшей ступени должны иметь ток плавкой вставки на 2-е ступени меньше.

Для всех приёмников выбираем предохранители марки НПН и ПН. — 2-ой рассчитываем на напряжение до 500 В.

Определяем I_расч и I_пуск по формуле:

I_расч =; I_пуск = I_ном К_пуск;I_вст ?

Табл. 1.3 Выбор аппаратуры защиты.

Приемник.	Мощность Р кВт.	Ток номинальный Iном, А.	Ток пусковой Iпуск, А.	Предохранители.	Ток вставки Iвст, А.
Вентилятор (1,2).		9,6.		НПН — 60.
Заточный станок (4).	2,2.	8,5.		НПН — 60.
Токарно-револьверный станок (5).		85,1.	510,6.	ПН — 2 — 250.
Фрезерный станок (6).		38,6.	231,6.	ПН — 2 — 100.
Резьбонарезной станок (8).		30,9.	185,4.	ПН — 2 — 100.
Электронагреватели отопительные (9−11).	15,5.	25,2.	НПН — 60.
Кран мостовой (12).	30,8.	47,6.		НПН — 60.
Электродвигатели задвижек (20−22).	1,2.	2,3.	9,2.	НПН — 15.
Насосные агрегаты (23−26).		121,9.	609,5.	ПН — 2 — 250.
Щит сигнализации (28).	1,1.	1,7.	НПН — 15.
Сварочные агрегаты (31,32).		36,6.	91,5.	НПН — 60.

Выбор проводов и кабелей:

Исходя из условий прокладки, характера среды помещений, схемы распределительных сетей выбирается марка кабеля, провода.

Сечение провода, кабеля выбирается по допустимому току (по нагреву), проверяется по потери напряжения, по экономической плотности тока, на соответствие защитным аппаратом.

Длительный ток нагрузки (I_расч) единичного проводника не должен превышать длительно допустимый ток (I_d) зависящий от материала проводника, изоляции, способов прокладки и сечения.

По допустимому току выбираются все распределительные и питающие линии.

Питающие сети проверяют по потери напряжения. Если потеря напряжения превышает 6−7%, то сечение, выбранные по нагреву увеличивают.

Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать:

• — Силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений, открыто проложенными изолированными незащищёнными проводниками с горючей изоляцией;
• — Силовые сети, в которых могут возникать длительные технические перегрузки;
• — Сети взрывоопасных помещений и наружных установок.

Табл. 1.4 Выбор проводов и кабелей.

Приёмник.	Ток расчётный Iрасч, А.	Длительно допустимый ток Iдоп, А.	Сечение кабеля, мм2	Соответствие с защитным аппаратом.
Вентилятор (1,2).	9,6.		1,5.	6,6.
Заточный станок (4).	8,5.		1,5.	8,25.
Токарно-револьверный станок (5).	85,1.			82,5.
Фрезерный станок (6).	38,6.
Резьбонарезной станок (8).	30,9.			26,4.
Электронагреватели отопительные (9−11).	25,2.			11,55.
Кран мостовой (12).	47,6.			8,25.
Электродвигатели задвижек (20−22).	2,3.		1,5.	1,98.
Насосные агрегаты (23−26).	121,9.			82,5.
Щит сигнализации (28).	1,7.		1,5.	1,98.
Сварочные агрегаты (31,32).	36,6.			145 8,25.

В цехе среда химически неактивная и не пожароопасная, выбираем кабель ВРГ — медная жила, поливинилхлоридная изоляция, резиновая оболочка, без наружного покрова не бронированный, для прокладки внутри помещений, каналах, тоннелях, при отсутствии механических воздействий на кабель.

Рассчитываем допустимый ток. Выбираем сечения токопроводящих жил по нагреву, для каждого приёмника:

= ;

1. Потеря напряжения рассчитывается по формуле:

?U%= - для трёхфазной цепи;

Где: — номинальное напряжение, В;

P — мощность, кВт;

L — длина линии, км;

 — активное и реактивное сопротивление линии, Ом/км;

tg — соответствует коэффициенту мощности установки, cos.

Для цепи до 1000 В реактивным сопротивлением можно пренебречь. = 0; = 0,74;

По экономической плотности тока проверяются питающие линии при числе часов использования максимума нагрузки? 5000 час/год (при трёхсменной работе).

2. Сечение, выбираемое по экономической плотности тока, определяется:

= ;

Где: — Сечение выбираемое по экономической плотности тока, мм²;

— расчётный ток группы электроприемников, А;

— экономическая плотность тока, (2,0);

3. Проверяем все сечения на соответствия с защитным аппаратом:

Проверка производится по условию:

;

Где: — допустимый ток кабеля, выбранного из предыдущих условий, А;

— коэффициент защиты;

— ток защитного аппарата — предохранителя или автоматического выключателя.

К_з=0,33.

Табл. 1.5 Выбор питающей сети.

Pн?, кВт.	Предохранитель.	?U%.	Кабель, мм2.	Fэк, мм2.
Щит № 1.	255,6.	ПН — 2 — 250.	3,2.
Щит № 2.		ПН — 2 — 250.	1,5.
Щит № 3.	77.6.	НПН — 60.	0,8.

Расчёт токов короткого замыкания:

При расчёте токов к.з. в сети 0,38кВ сопротивлением электроустановок до шин 10кВ пренебрегают.

На схеме 3, для вычисление токов короткого замыкания мощная система представлена источником G, сопротивление системы принимается равным нулю, Э.Д.С. — равно напряжению U_ф=230 В. На схеме 4, представлена схема замещения.

U_ф

Схема 4.

1. Ориентировочно выбираем мощность трансформатора:

= 575,8кВа;

• 1/3 — принимается для ближайшей мощности;
• 1/3 = 43мОм;
• 2. Для проверки чувствительности защит сетей напряжением 0,38кВ (предохранителей, автоматический выключателей) требуется вычислить значение минимального тока короткого замыкания. Таким током является однофазное к. з на корпус (нулевой провод).Расчётную точку выбираем в конце расчётной зоны. Допускается рассчитывать этот ток, кА, по упрощенной формуле:

= /(1/3+ Zп);

Где: U_ф = 230В — фазное напряжение;

— сопротивление трансформатора при однофазном к.з., мОм;

Zn — сопротивление петли фазные — нулевой провод, мОм. Сопротивление линии выполненной проводами или кабелями с неизменным сечением по длине:

Zn = *l;

Где: — полное погонное сопротивление петли фазный — нулевой провод четырёх проводной линии, равное 1,94мОм/м;

l — расстояние от шин 0,4кВ потребительской подстанции до рассматриваемой.

точки к.з., м. l=0.1км=>100м;

Zn = 1.94*100 = 194мОм;

= = 0,97кА=970А;

3. Определяем коэффициент чувствительности:

;

= 3,88?3;

Коэффициент чувствительности соответствует требованиям.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции, компенсация реактивной мощности:

Компенсация реактивной мощности:

Активная энергия, потребляемая, электроприёмниками преобразуется в другие виды энергии: тепловую, механическую, энергию сжатого газа и другие.

Определённый процент активной мощности расходуется на потери. Реактивная мощность Q не связана с полезной работой электроприёмника, расходуется на создание электромагнитных полей в трансформаторах, двигателях, линиях.

Реактивной мощностью дополнительно загружаются питающие и распределительные сети предприятия, увеличивая общее потребление электроэнергии.

· Полная мощность:

• S = v ;
• · Реактивная мощность:

Q=;

· Коэффициент мощности:

Cos? = = P/v ;

Коэффициент мощности тем выше, чем ближе значения P и S т. е. Q меньше. Индуктивная мощность условно считается потребляемой, ёмкостнаягенерируемой. В курсовом проекте необходимо рассмотреть меры по снижению потребления реактивной мощности: естественная (без применения специальных компенсационных устройств) и искусственная компенсация.

К техническим средам компенсации реактивной мощности относятся синхронные двигатели и батареи статических конденсаторов.

Компенсация при напряжении 6−10кВ обычно выполняется синхронными двигателями, батареями конденсаторов БК.

Экономически целесообразно использовать реактивную мощность при напряжении 6−10кВ, передавая её в сеть 0,38кВ, если это не вызывает увеличения мощности 3^лн числа трансформаторов цеховой ТП.

При установки КБ в сетях до 1000 В снижается мощность трансформаторов цеховой ТП, уменьшается загрузка линии.

Расчёт мощности батареи конденсаторов производится после выбора мощности трансформаторов цеховой ТП.

Выбор числа и мощности трансформаторов:

В цехах при наличии потребителей 1-ая категория надёжности или ответственных потребителей 2-ая категория надёжности при 2-х или 3-хсменной работе устанавливаются трансформаторные подстанции.

Если в цехе не более 20% нагрузки 1-ые категории надёжности при наличии перемычек резервирующих подстанций, могут применяться однотрансформаторные подстанции с устройством системы АВР на перемычках.

Для электроприёмников только 2-ой и 3-ей категорий надёжности при наличии складского резерва ТП может устанавливаться один трансформатор.

1. Мощность трансформатора выбирается исходя из наибольшей активной нагрузки:

= ;

Где: — мощность трансформатора, кВа;

— расчётная активная нагрузка цеха, кВт;

— коэффициент загрузки трансформатора принимается для 2-ой категории 0,7−0,8 для 3-ей 0,9−0,95;

N — число трансформаторов;

= = 628кВа; Принимаем трансформатор мощностью 630кВа;

2. По выбранному количеству трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000В:

(N * * - ;

= v254016 — = v1409,2 = 37,5квар;

3. Суммарная мощность батареи конденсаторов по первому этапу расчёта:

;

• 175,2квар;
• 4. Дополнительная суммарная мощность батареи конденсаторов для группы трансформаторов определяется по формуле:

;

Где: — расчётный коэффициент, определяемый в зависимости от, и схемы питания цеховой подстанции. — принимается по таблице 8.1;

— принимается по таблице 8.2;

?? — принимается по таблице 8.3., = 0,4;

— 214,55квар;

При мощности меньше 30квар компенсирующие устройства не устанавливаются.

Определение расхода активной энергии электроосвещения.

В зависимости от цели расчёта расход активной энергии наиболее чисто определяется за год, месяц или за смену.

При наличии норм удельного расхода электроэнергии Э_уд на единицу продукции М в натуральном выражении по цехам и предприятию в целом годовой расход электроэнергии может быть определён из выражения:

Э_г = Э_уд * М При отсутствии данных об удельных расходах годовой расход активной электроэнергии для отдельных цехов и предприятий в целом находится из соотношений:

Э_г = Р_сг * Т_г = К_и.г. * Р_ном * Т_г = К_э.г. * Р_см * Т_г ,.

где Р_сг, Р_см — среднегодовая и среднесменная активная нагрузка; К_и.г., К_э.г. — коэффициенты использования и энергоиспользования за год; К_и.г. = К_э.г. * К_и, К_и — коэффициенты использования за смену; Т_г — продолжительность работы силовых приёмников. Для ориентировочных расчётов:

Э_г = Р_{max 0} * Т_{max 0},.

где Р_{max 0} = Р_он — активная осветительная нагрузка; Т_{max 0} — годовое число часов использования максимума осветительной нагрузки, значение которого зависит от сменности предприятия и географической широты его расположения и находятся в следующих предприятиях.

Таблица 1.6 Внутренне освещение для географических широт от 40⁰ до 60⁰, ч.

</…

При односменной работе.	150 — 450.