Проектирование системы электроснабжения деревообрабатывающего предприятия «Маэстро» с разработкой вопроса диэлектрической сушки пиломатериалов

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

1.2 Вывод

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТОЛЯРНОГО ЦЕХА № 1

2.1 Перечень основных данных для расчета электроснабжения цеха

2.2 Краткое описание технологического процесса

2.3 Характеристика электроприемников цеха

2.4 Выбор рода тока и напряжения для внутрицехового электроснабжения

2.5 Расчет электрических нагрузок цеха

2.6 Расчет освещения цеха

2.7 Выбор схемы электроснабжения

2.8 Выбор типа и сечения проводников

2.9 Выбор и проверка защитной аппаратуры

2.10 Вывод

3. ВЫБОР СХЕМ ПИТАЮЩИХ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

3.1 Выбор варианта схемы электроснабжения промзоны

3.2 Вывод

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ КТП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КТП И ЦРП

4.1 Определение числа и мощности КТП

4.2 Расчет мощности нагрузок, подключенных к КТП

4.3 Определение местоположения пунктов питания на территории промзоны

4.4 Вывод

5. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 10 КВ И 0,4 КВ

5.1 Выполнение распределительной сети 0,4 кВ

5.2 Расчет распределительных сетей среднего напряжения 10 кВ

5.3 Вывод

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 10 КВ

6.1 Вычисление дисконтированных затрат

6.2 Вывод

7. ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

7.1 Заземление комплектной трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ

7.2 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ

7.3 Требования к электротехническому персоналу

7.4 Вывод

8. РАЗРАБОТКА ВОПРОСА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ПРЕДПРИЯТИИ

8.1 Виды комбинированных способов сушки древесины

8.2 Понятие особенности диэлектрической сушки

8.3 Устройство установки для диэлектрической сушки

8.4 Оборудование для диэлектрических сушильных камер № 1,2,3

8.5 Этапы диэлектрической сушки

8.6 Особенности диэлектрической сушки разных пород деревьев

8.7 Сравнительный анализ

8.8. Вывод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ВН — высокое напряжение

ГПП — главная понизительная подстанция

ИП — источник питания

КЗ — короткое замыкание

КЛ — кабельная линия

КПД — коэффициент полезного действия

КТП — комплектная трансформаторная подстанция

КУ — компенсирующая установка

НН — низкое напряжение

ППБ — правила пожарной безопасности

ПС — подстанция

ПТБ — правила техники безопасности

ПТЭ — правила технической эксплуатации

ПУЭ — правило устройства электроустановок

РП — распределительный пункт

СД — синхронный двигатель

ТН — трансформатор напряжения

ТП — трансформаторная подстанция

ТТ — трансформатор тока

ЦРП — центральный распределительный пункт

ЦЭН — центр электрических нагрузок

ЭД — электрический двигатель

ЭП — электроприемник

Любая отрасль промышленности в той или иной степени связана с потреблением электроэнергии. Проект электроснабжения промышленного предприятия выполняется на основании готового проекта технологической части, в которой разрабатывается технология производства того или иного продукта, изделия, а также размещения оборудования внутри цехов и установок. Все эти данные непосредственно служат для определения категории потребителей, влияют на выбор схемы внутреннего и внешнего электроснабжения промышленного предприятия, служат основанием для подсчета электрических нагрузок, выбора числа и мощности трансформаторов и сечений проводов линий электропередач.

Системы электроснабжения современных предприятий должны удовлетворять следующим требованиям:

— экономичности и надежности;

— безопасности и удобства эксплуатации;

— обеспечения надлежащего качества электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54 149−2010 [2], соблюдения установленных норм по несинусоидальности напряжения и тока, уровней и отклонений напряжений, стабильность частоты и т. д.;

— экономии цветных металлов и электроэнергии;

— гибкости системы, дающей возможность дальнейшего развития без существенного переустройства основных вариантов электросетей на период строительства и эксплуатации;

— максимального приближения источников высшего напряжения к электроустановкам потребителей, обеспечивающего минимума сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации, снижение первоначальных затрат и уменьшение потерь электроэнергии с одновременным повышением надежности.

Актуальность темы

дипломного проекта заключается в необходимости предприятия в качественном и надежном электроснабжении, с учетом его развития в будущем.

Целью дипломного проекта является разработка системы электроснабжения деревообрабатывающего предприятия «Маэстро» с разработкой вопроса установки диэлектрических сушильных камер.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач, таких как: анализ объекта исследования; расчет внутрицеховых электрических сетей столярного цеха № 1; выбор схем питающих и распределительных сетей среднего напряжения, а также сетей 0,4кВ; определение числа, мощности и месторасположения КТП и ЦРП; расчет токов короткого замыкания и проверка аппаратуры на стойкость к ним; технико-экономическое сравнение вариантов распределительных сетей 10 кВ; расчет защитного контура заземления КТП; рассмотреть вопросы техники безопасности персонала; разработка вопроса диэлектрической сушки древесины на предприятии.

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

В таблице 1 приведены сведения требований о категории надежности электроснабжения.

Таблица 1 — Сведения о категории надежности электроснабжения цехов завода

Генеральный план деревообрабатывающего предприятия «Маэстро» представлен на рисунке 1.

1.2 Вывод

В состав деревообрабатывающего предприятия входят потребители электроэнергии, относящиеся как к третьей, так и ко второй и первой группам по надежности электроснабжения, что в свою очередь обязывает проектировать сети 0,4 кВ и 10 кВ с соответствующим уровнем резервирования.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТОЛЯРНОГО ЦЕХА № 1

2.1 Перечень основных данных для расчета электроснабжения цеха ток электроснабжение нагрузка напряжение Перечень оборудования ремонтно-механического цеха дан в таблице 2.

Мощность электропотребления (РЭП) указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане (рисунок 2).

Таблица 2 — Перечень ЭО ремонтно-механического цеха

ПВ — продолжительность включения, %.

2.2 Краткое описание технологического процесса Данный столярный цех относится к одному из трех основных на предприятии. Основное направление работы цеха заключается в обработке древесины и использование ее в дальнейшем для производства межкомнатных дверей.

В цехе предусмотрена мощная система вентиляции в связи со спецификой производства для оптимальной работы оборудования и персонала.

Цех относится ко второй группе по надежности электроснабжения.

2.3 Характеристика электроприемников цеха Характеристика ЭП представлена в таблице 3.

Таблица 3 — Характеристика ЭП

2.4 Выбор рода тока и напряжения для внутрицехового электроснабжения По характеристикам технологического процесса для питания потребителей используют переменный электрический ток.

В сетях внутрицехового электроснабжения для питания силовых и осветительных электрических приемников возможно применение трех основных ступеней напряжения: 230/127; 400/230; 660/400 В. Выбор той или иной ступени напряжения зависит от значений потребляемой мощности, вида производства, индивидуальных мощностей электрических приемников и других факторов. Поэтому выбор напряжения должен производиться комплексно.

Использование напряжений 230/127 В для питания ЭП экономически не оправдано ввиду больших потерь электроэнергии и большого расхода цветного металла. Эта ступень напряжения может оказаться целесообразно при очень больших плотностях осветительных нагрузок и большом удельном весе электрических потребителей такого напряжения в результате специального технико-экономического обоснования.

Система 400/230 В наиболее полно удовлетворяет условиям питания потребителя в силу; возможности совместного питания осветительных и силовых потребителей и относительно низкого напряжение между «землей» и проводом. Напряжение 660/400 В обладает рядом преимуществ: на сооружение цеховых сетей расходуется меньше цветного металла, потери электроэнергии в этих сетях меньше, чем в сетях 380/220В; возможность применения более мощных цеховых трансформаторов (до 2500кВт). Недостатки: для питания осветительной нагрузки в сетях 660 В надо устанавливать специальные трансформаторы 660/220 В, для измерительных цепей напряжения необходимо дополнительно устанавливать трансформаторы напряжением 660/100 В. Для уменьшения потерь электроэнергии в цеховых электрических сетях рекомендуется применять напряжение не ниже 400 В.

Исходя из вышестоящего, применяем для внутрицехового электроснабжения систему напряжения 380/220 В частоты 50 Гц.

2.5 Расчет электрических нагрузок цеха

Общие сведения о расчете электрических нагрузок.

Нагрузка промышленных предприятий или отдельных цехов обычно состоит из ЭП различной мощности. Поэтому все ЭП цеха разбиваются на группы приемников однотипного режима работы с выделением в каждой группе характерных подгрупп ЭП с одинаковыми мощностями коэффициентами использования и коэффициентами мощности.

При определении электрических нагрузок применяем метод коэффициента использования максимума электрических нагрузок. Этот метод устанавливает связь расчетной нагрузки с режимами работы ЭП на основе определенной вероятностной схемы формирования графика групповой нагрузки. Метод применяется в качестве основного для массовых ЭП.

Порядок определения расчетных нагрузок.

Все электрические приемники разбиваются на группы по значению коэффициента использования, коэффициента мощности, номинальной активной мощности. Определяем коэффициент использования и коэффициент мощности, по значению коэффициента мощности определяем .

Подсчитываем количество ЭП в каждой группе и по объекту в целом.

В каждой группе указывают минимальные и максимальные мощности при ПВ = 100%, если ПВ<100%, то номинальная мощность определится по формуле (1): [14]

(1)

где — мощность ЭП по паспорту, кВт.

Подсчитывается суммарная мощность всех ЭП по формуле (2):

; (2)

Для каждой питающей линии определяется показатель силовой сборки по формуле (3):

(3)

где — номинальная мощность максимального потребителя, кВт; - номинальная мощность минимального потребителя, кВт.

Средние нагрузки за наиболее загруженную смену силовых ЭП одинакового режима работы определяют по формулам (4) и (5):

(4)

(5)

где — средняя активная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВт; - номинальная мощность электрических приемника, кВт; - средняя реактивная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВ•Ар.

Для нескольких групп ЭП определяем по формулам (6) и (7):

(6)

(7)

Определяем средний коэффициент использования группы ЭП по формуле (8):

(8)

Эффективное число ЭП определяем по формулам исходя из следующих отношений.

При, , и определяется по формуле (9):

(9)

Формула (9) может использоваться также, когда ни один из ниже перечисленных случаев не подходит для расчета.

При, , и принимаем .

При, , и принимаем .

При, , и определяется по формуле (10):

(10)

где — относительное значение числа ЭП, значение которого находиться по таблице исходя из зависимости .

По формуле (11) находится :

(11)

где — число ЭП в группе, мощность каждого из которых превышает значение максимальной мощности ЭП этой группы деленной на 2; - число ЭП в группе.

определяется по формуле (12):

(12)

где — максимальная единичная мощность группы ЭП, кВт; - суммарная номинальная мощность группы ЭП, мощность которых превышает значение максимальной мощности данной группы ЭП, деленной на 2, кВт.

Максимальная активная мощность определяется по формуле (13):

(13)

где — коэффициент максимума; - средняя активная мощность одного или группы приемников за наиболее загруженную смену, кВт.

Максимальная реактивная мощность определяется по формуле (14):

кВ•Ар (14)

где — коэффициент максимума реактивной мощности, при -, при -.

Полная максимальная мощность определяется по формуле (15):

кВ•А. (15)

Максимальный ток определяется по формуле (16):

(16)

Распределяем нагрузку по РП:

В РП1 вошли следующие ЭП №: 1,2,3,4,5,6;

В РП2 вошли следующие ЭП №: 7,8,9,10,11,12;

В РП3 вошли следующие ЭП №: 14,15,16,17,18,19,20,21,22;

В РП4 вошли следующие ЭП №: 23,24,27,28,31,32,35,36;

В РП5 вошли следующие ЭП №: 25,26,29,30,33,34,37,38;

В РП6 вошли следующие ЭП №: 13,39,40,41,42,43,44;

В РП7 вошли следующие ЭП №: 45,46,47,48,49,50,51,52.

Для примера рассмотрим определение нагрузки на РП1.

Подсоединяем к РП1 ЭП №: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Количество ЭП всего в РП .

Разобьем ЭП на группы с одинаковым, , :

I группа — вентиляторы №: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Суммарную мощность ЭП, присоединенных к РП1, находим по формуле (2):

Определяем максимальную и минимальную мощность по РП:

Показатель силовой сборки по формуле (3) будет равен:

По формулам (4) и (5) определяем среднюю нагрузку ЭП за наиболее загруженную смену для первой группы ЭП вентиляторов № 1 и № 2:

По формулам (6) и (7) находим суммарную нагрузку за наиболее загруженную смену:

По формуле (8) определяем группы:

Так как, , и, принимаем .

Коэффициент максимума определяем по таблице 4.3 6. Более точное значение КМ определяем с помощью метода интерполяции по формуле (17):

(17)

где, , , — граничные значения коэффициентов и .

Максимальные активную и реактивную мощности определяем по формулам (13) и (14):

Так как, то принимаем значение :

Полную максимальную мощность находим по формуле (15):

Расчетный ток определяем по формуле (16):

Определяем расчетную нагрузку для каждого РП и результаты расчета заносим в таблицу 4.

Определение расчетной нагрузки цеха.

Расчет нагрузки цеха производится по аналогичным формулам.

Суммарную мощность силовых пунктов цеха находим по формуле (2):

Показатель силовой сборки по формуле (3) будет равен:

По формулам (6) и (7) находим суммарную нагрузку за наиболее загруженную смену:

По формуле (8) определяем — коэффициент использования цеха:

Число ЭП цеха. Так как, , и принимаем .

Коэффициент максимума определяем по таблице 4.3 6. Более точное значение коэффициент максимума определяем с помощью метода интерполяции по формуле (17):

Максимальные активную и реактивную мощности определяем по формулам (13) и (14):

Так как, то принимаем значение :

Полную максимальную мощность находим по формуле (15):

Расчетный ток определяем по формуле (16):

Результаты всех расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 4 — Сведения о распределении нагрузок

2.6 Расчет освещения цеха При выборе источников света следует учитывать их достоинство, недостатки, и их экономичность. Светодиодные лампы по сравнению с люминесцентными лампами и лампами накаливания имеют более длительный срок службы, значительно меньший коэффициент пульсации (менее 1%), коэффициент мощности равен 0,95 и высокий индекс цветопередачи.

Определим световой поток необходимый для создания нормального рабочего освещения в помещении цеха. Для расчета используем метод коэффициентов использования светового потока.

Рабочее освещение является основным видом освещения. Оно предназначено для создания нормальных условий видения в данном помещении и выполняется, как правило, светильниками общего освещения. Для освещения примем светильники типа TL-PROM-200 (IP-65; защита от проникновения пыли, защита от струй воды, льющихся под давлением со всех направлений).

Потребный световой поток ламп в каждом светильнике по формуле (18): [11]

(18)

где — заданная минимальная освещенность, лк; - коэффициент запаса; - освещаемая площадь, м2; - отношение; - число светильников; - коэффициент использования светового потока.

При расчете освещения первоначально намечается число рядов, которое подставляется в формулу (18) вместо. Тогда под следует подразумевать поток ламп одного ряда.

Высота цеха составляет. Расстояние свеса светильников примем м. Высота расчетной поверхности над полом составляет м. Расчетную высоту можно определить по формуле (19):

. (19)

м.

Определим расстояние между рядами светильников по формуле (20):

м. (20)

где — величина, характеризующая отношение и, .

м.

Расстояние от крайних рядов светильников до стены должно быть в пределах, примем м.

Тогда число рядов светильников можно определить по формуле (21):

(21)

где — ширина расчетного помещения, м.

Примем число рядов светильников .

Число светильников в ряду определяется по формуле (22):

шт. (22)

где — поток ламп в каждом светильнике, лм.

Коэффициент, характеризующий неравномерность освещения, для светодиодных светильников .

Для определения коэффициента использования находится индекс помещения и предположительно оцениваются коэффициенты отражения: потолка —, стен —, пола —. По таблице 5−1 определяем. Индекс находится по формуле (23):

(23)

где — длина расчетного помещения, м.

По таблице 5−11 определяем .

Коэффициент запаса примем равным .

Площадь помещения определяется по формуле (24):

м2 (24)

м2.

Заданную минимальную освещенность определяем по таблице 4−1 для зрительной работы высокой точности общее освещение лк.

Определяем световой поток ламп по формуле (18):

Световой поток светодиодного светильника 12 000 лм.

Определим число светильников в ряду по формуле (22):

шт.

Определим общее число светильников в помещении по формуле (25):

шт. (25)

шт.

Схема размещения осветительных приборов по территории цеха представлена на рисунке 3. Крепление светильников осуществляем с помощью тросовой подвески.

Определим установленную мощность освещения по формуле (26):

(26)

— мощность лампы, Вт;

Реактивная установленная мощность освещения рассчитывается по формуле (27):

(27)

где — коэффициент мощности светильника:, .

Определим полную мощность освещения по формуле (28):

(28)

Активная и реактивная мощность цеха с учетом освещения определяется по формулам (29) и (30):

(29)

(30)

Полная расчетная мощность цеха с учетом освещения определяется по формуле (31):

(31)

Расчетный ток цеха с учетом освещения определяется по формуле (32):

(32)

2.7 Выбор схемы электроснабжения Цеховые сети выполняются по радиальным и магистральным схемам. От шин НН подстанции отходит питающая линия, которая по радиальной или магистральной схеме обеспечивает питание цеховых РП, а от них по распределительной сети ЭП. [6]

Магистральные схемы питания имеют преимущественное применение для равномерно распределенной нагрузки в цехах, когда приемники расположены близко друг к другу. Распределительные сети (от цеховых РП) выполняются по радиальной схеме, что дает возможность оперативно заменить или переносить ЭП, не оказывая влияние на общецеховую систему электроснабжения.

Выбираем для электроснабжения радиальную схему исходя из того, что радиальная сеть имеет высокую надежность питания ЭП, при ней обеспечивается удобства автоматизации отдельных технологических элементов сети, автоматизация переключений и более удобное выполнение релейной защиты. Также выбираем радиальную сеть, так как в цехе есть относительно мощные ЭП.

Схема внутрицеховой сети изображена на рисунке 4.

Для распределения электроэнергии и защиты сетей от токов короткого замыкания применяют распределительные пункты (шкафы) с плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. В сетях переменного тока напряжением 400 В частотой 50 и 60 Гц выпускаются шкафы ПР8501. Ввод проводников с алюминиевыми и медными жилами в шкафы допускается как сверху, так и снизу.

Рисунок 4 — Схема внутрицеховой сети Силовые распределительные пункты.

Силовые пункты и шкафы выбираются с условием воздуха рабочей зоны, числа подключаемых приемников и их расчетной нагрузки так, чтобы расчетный ток группы ЭП, подключенных к пункту должен быть не больше номинального тока распределительного пункта.

Выбираем шкафы типа ПР8501: шкаф (пункт) распределительный класса низкого напряжения комплектного устройства ввода и распределения электроэнергии; группа класса — распределение энергии с применением автоматических выключателей переменного тока; напольной установки; степень защиты IP21 ввод снизу кабелем с пластмассовой изоляцией.

Схема питания РП изображена на рисунке 5.

РП устанавливаем в местах удобных для обслуживания. Конструктивно шкафы размещаем на полу, у стен.

Рисунок 5 — Схема питания РП

2.8 Выбор типа и сечения проводников

Распределительная сеть выполняется кабелем на участках от ТП до РП и изолированными проводами в трубах проложенных в полу на участках от РП до ЭП. Сечение проводников выбирается по допустимому нагреву с соблюдением условий прокладки и условий окружающей среды.

Так как среда в помещении цеха нормальная, то принимаем температуру внутри цеха 25С. Питающая сеть выполнена кабелем АВВГ, способ прокладки — в каналах. При этом РП питаются от отдельно проложенных кабелей, а ЭП от проводов, лежащих рядом в трубах.

Для определения сечения проводников от ЭП находим их расчетные токи по формуле (33): [8]

(33)

где — номинальная мощность двигателя ЭП, кВт; - номинальный коэффициент мощности ЭП; - номинальный КПД двигателя.

На станках установлены асинхронные электродвигатели серии 4А с синхронной частотой вращения 1500 об/мин и мощностью равной или большей мощности станков. Данные для расчета приведены в таблице 9.1 в соответствии с таблицей 7.3.1 12.

Для примера определим ток вентилятора ЭП № 1, мощность электродвигателя станка кВт, кВт,, , кратность пускового тока :

Пусковой ток двигателя определяем по формуле (34):

(34)

Аналогично находим токи остальных ЭП и заносим их в таблицу 5.

Таблица 5 — Характеристики ЭП и их расчетные параметры

По условию, что, согласно таблице 1.3.7 4 выбираем для присоединения ЭП № 1 кабель с сечением с. Марка кабеля АВВГ, проложенный в трубе. Аналогично выбираем кабели для остальных ЭП и заносим в таблицу 6.

Таблица 6 — Данные расчета и выбора проводов

Сопротивление петли «фаза — ноль» берем по таблице 8.16.

Сечение жил кабелей питающей сети выбираем по расчетному максимальному току РП.

Например, для РП1: выбираем кабель АВВГ четырехжильный с сечением основной жилы мм2, а сечение нулевой жилы — мм2. А по таблице 1.3.7 4.

Сечение жил кабелей питающей сети выбираем по расчетному максимальному току РП. При этом значение тока берется как для трехжильного кабеля в земле, но с поправочным коэффициентом 0,92, так как кабель четырехжильный. Кабели в цехе укладываем в земле.

Полученные результаты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 — Результаты выбора кабелей для РП

Расчетная схема для ЭП1 представлена на рисунке 7.

ТМ — 630/10

ЭП1

Рисунок 7 — Расчетная схема для ЭП1

2.9 Выбор и проверка защитной аппаратуры

Автоматические выключатели — более совершенные защитные устройства по сравнению с предохранителями.

Это аппараты многократного действия, в которых не требуется заменять защитные элементы, как это делают в предохранителях. Выключатели служат как для включения, так и для отключения рабочих токов потребителей.

В качестве защитного аппарата выбираются автоматические воздушные выключатели серии ВА52 (ВА51). Выключатели выбирают по следующим условиям:

— по номинальному напряжению выключателя по формуле (35): [8]

(35)

где — номинальное напряжение сети, В.

— по номинальному току теплового расцепителя по формуле (36):

(36)

где — коэффициент надежности, учитывающий разброс времени срабатывания теплового расцепителя; - максимальный рабочий ток, А.

— по току срабатывания электромагнитного расцепителя по формуле (37):

(37)

где — коэффициент запаса, — максимальный ток с учетом пуска электродвигателей, А.

Максимальный ток одного ЭД — это его пусковой ток, а группы ЭД определяется по формуле (38):

(38)

где — наибольший пусковой ток одного ЭД; - коэффициент одновременности работы потребителей, для производственных потребителей; - сумма рабочих токов ЭП без одного, пусковой ток которого наибольший, А.

Выбор защитной аппаратуры.

Например, рассмотрим выбор автомата для ЭП1:

А, А, тогда

А,

А.

Выбираем автоматический выключатель, в соответствии [13], серии ВА52Г31, номинальный ток автомата — А, теплового расцепителяА, кратность тока электромагнитного расцепителя — .

А условие выполнено.

А

условие выполнено.

Таким образом, данный выключатель по всем параметрам подходит.

Для линии ВРУ-РП1: А А

А А

Выбираем автоматический выключатель серии ВА52Г31 [5], номинальный ток автомата — А, ток уставки теплового расцепителя — А.

Принимаем кратность тока электромагнитного расцепителя:

условие соблюдено.

А Условие несрабатывания электромагнитного расцепителя при пуске электродвигателя:

А следовательно, условие выполнено.

Аналогично выбираются автоматические выключатели для других ЭП и РП. Результаты выбора сводятся в таблицу 8.

Таблица 8 — Результаты выбора автоматических выключателей

Согласование и проверка защитной аппаратуры.

В соответствии с ПУЭ условия согласования для проводников с поливинилхлоридной изоляцией и для кабелей с бумажной и поливинилхлоридной изоляцией и выключателей с обратно зависимой от тока характеристикой теплового расцепителя определяются по формуле (39):

(39)

Проверка автомата на чувствительность к току однофазного короткого замыкания в самой удаленной точке производится по формуле (40):

(40)

Для надежного срабатывания: .

Например, для РП2:

А, сечение кабеля —, А.

Чувствительность к току однофазного короткого замыкания в удаленной точке (ЭП12) для РП2:

Условие выполняется.

По проверке на ток трехфазного короткого замыкания все выключатели подходят, так как предельная коммутационная способность у них больше тока трехфазного КЗ:

Выключатель ВА52Г31:

Выключатель ВА52−39:

Выключатель ВА52−37:

Аналогично согласовываются проводники ко всем РП и ЭП и проверяются автоматические выключатели. Результаты согласования заносим в таблицу 9.

Таблица 9 — Результаты согласования автоматов и проводников ЭП

Как видно из таблицы 9, автоматические выключателя для большого числа электроприемников не прошли проверку на условие согласования для проводников и выключателей с обратно зависимой от тока характеристикой теплового расцепителя, т. е.. Чтобы пройти проверку, производим замену кабелей с на кабели с большим сечением, следовательно, и с большим допустимым длительным током. Проверку новых выбранных кабелей по потерям и колебаниям напряжения осуществлять не нужно, так как их сопротивление меньше, чем у предыдущих кабелей, прошедших проверку.

Результаты перерасчета токов однофазных коротких замыканий и выбора кабелей сведены в таблицу 10.

Таблица 10 — Результаты согласования автоматов и кабелей ЭП

2.10 Вывод В данном разделе произведен выбор схемы электроснабжения, расчет электрических нагрузок, включая освещение, выбор кабелей, выбор и согласование аппаратов защиты для столярного цеха № 1.

3. ВЫБОР СХЕМ ПИТАЮЩИХ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

3.1 Выбор варианта схемы электроснабжения промзоны При проектировании схемы электроснабжения наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории промзоны, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.

Используем схему электроснабжения от энергетической системы, при отсутствии собственной электростанции, на напряжение 10Кв, изображенную на рисунке 8. [5]

Рисунок 8 — Схема электроснабжения промзоны Для взаимного резервирования рекомендуется использовать шинные и кабельные перемычки между ближайшими подстанциями, а также концами сетей низшего напряжения, питаемых от разных трансформаторов.

При проектировании общей схемы электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно-защитной аппаратуры.

Выбор схемы распределительной сети среднего напряжения 10 кВ осуществляется на основании техники-экономического сравнения 2-х вариантов: радиальной с проектированием ЦРП и петлевой.

3.2 Вывод В данном разделе был произведен выбор рода тока и системы напряжения. Рекомендована система напряжений 10/0,4 переменного тока промышленной частоты 50Гц. Выбор схемы распределительной сети среднего напряжения 10 кВ осуществляется на основании технико-экономического сравнения, для того чтобы найти оптимальный вариант.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЖНОСТИ КТП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КТП И РЦП

4.1 Определение числа и мощности КТП Характеристика всех производственных помещений получается аналогично расчету столярного цеха № 1. Результаты расчета представлены в таблице 11.

Таблица 11 — Характеристика производственных помещений предприятия

От правильного выбора числа и мощности трансформаторов ТП, а также их размещения на территории микрорайона зависит эффективность функционирования системы в целом. Выбор числа трансформаторов зависит от категории надежности и выбранной схемы электроснабжения подключенных потребителей. В частности, для питания потребителей I категории и ответственных потребителей II категории применяются двухтрансформаторные подстанции в сочетании с двухлучевыми схемами питания. Каждый трансформатор при этом питается от отдельной линии, подключенной к независимому источнику питания. В случае выхода из строя одного из трансформаторов другой, в соответствии с допустимой по ПУЭ аварийной перегрузкой, обеспечивает питание почти всех потребителей, подключенных к ТП. Перевод нагрузки с отказавшего трансформатора на оставшийся в работе должен осуществляться автоматически. Для питания потребителей II и III категорий в зависимости от суммарной нагрузки потребителей могут применяться как двух-, так и однотрансформаторные подстанции в сочетании с петлевыми схемами питания. Причем, при применении однотрансформаторных подстанций питание потребителей II категории в аварийном режиме осуществляется от ближайшей ТП посредством перемычки.

Ориентировочное число ТП определяется по формуле (41): [10]

(41)

где — коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, при расчетах принимается равным 0,7; Sтр.ном. — номинальная мощность трансформатора, кВ*А; nтр. — число трансформаторов ТП. Так как на рассматриваемом предприятии имеются потребители I и II категории, то принимаем число трансформаторов ТП равным двум.

. Принимаем NТП = 3.

Потребители разбиваются на группы, число которых равно числу ТП. Произведем распределение нагрузок по ТП:

ТП1: столярный цех № 1, диэлектрическая сушильная камера № 1,2,3.

ТП2: столярный цех № 3, основной склад, пилорама.

ТП3: столярный цех № 2, склад № 2, офисные помещения, котельная.

4.2 Расчет мощности нагрузок, подключенных к КТП Определяется установленная мощность каждой ТП в зависимости от подключенных потребителей.

Затем действительные значения коэффициентов загрузки сравниваются с допустимыми значениями. Действительные значения коэффициентов загрузки в нормальном и послеаварийном режимах определяются по формулам (42) и (43):

(42)

(43)

где Sр. ТП — расчетная мощность ТП, кВ*А; Sтр.ном. — номинальная мощность трансформаторов ТП, кВ*А; nтр. — число трансформаторов ТП.

Полученные по формулам (42) и (43) коэффициенты не должны превышать следующих значений:

Для ТП1:

Sр.ТП1

Мощность трансформаторов выбрана правильно.

Для ТП2:

Sр.ТП2

Мощность трансформаторов выбрана правильно.

Для ТП3:

Sр.ТП3

Мощность трансформаторов выбрана правильно вследствие возможного увеличения потребляемой энергии в будущем.

Технические характеристики ТМ-630/10:

ТМ-630/10 с параметрами: Uвн=10 кВ; Uнн=0.4 кВ; ?Рхх=1.31 кВт; ?Ркз=7.6 кВт; Uк=5.5%; Iхх=2%; схема соединения ?/Y0; сопротивление прямой последовательности: Rт=3.1 мОм; Xт=13,6 мОм; Zт=14 мОм; сопротивление при однофазном замыкании Zто/3=42 мОм.

Выбираем КТП наружной установки тупикового исполнения киоскового типа серии: 2КТП-КО-1А-630−10/0,4 У1, «2» — количество трансформаторов, «К» — киоскового типа, «О» — подстанция общепромышленного назначения; 1А — «1» — разъединитель на вводе, «А» — автоматический выключатель на отходящих линиях; 630 — мощность трансформатора, кВА; 10/0,4 — «10" — класс напряжения трансформатора, кВ; «0,4" — номинальное напряжение на низшей стороне, кВ; У1 — «У» — умеренный климат, «1» — категория размещения.

4.3 Определение местоположения пунктов питания на территории промзоны Конструктивно КТП выполнены в виде отдельно стоящих одноэтажных сооружений с кабельными вводами. Для уменьшения приведенных затрат в сети 0,4 кВ ТП располагают как можно ближе к центру электрических нагрузок. Координаты центра нагрузок определяются графо-аналитическим методом по формулам (44), (45):

(44)

(45)

где Рр. i — электрические нагрузки, подключенных к ТП потребителей, кВт; Xi, Yi — центры нагрузок потребителей.

При размещении ТП необходимо предусматривать возможность проезда для производства монтажных и ремонтных работ, удобный подход кабельных линий ВН и НН, а также архитектурные требования застройки селитебной зоны, поэтому допускается перенос центров ТП на небольшое расстояние таким образом, чтобы выполнялись вышеперечисленные требования.

Определяем центры нагрузок потребителей графическим методом. Для этого определим координаты центров зданий (рисунок 9). Результаты занесем в таблицу 12.

Рисунок 9 — Координаты центра нагрузок Таблица 12 — Координаты центров нагрузок потребителей

Определяем координаты ТП по формулам (44) и (45).

Для КТП1:

Для КТП2:

Для КТП3:

Для ЦРП:

Истинные координаты:

Для КТП1 (2,5;2,77); КТП 2 (4,44;2,77); КТП 3 (3,54;2,77); ЦРП (3;2,7).

Отобразим полученные координаты КТП и ЦП на плане с учетом переноса (рисунок 10).

4.4 Вывод В данном разделе определяется число, и мощность КТП, тип трансформаторов. Производится расчет центров нагрузок и на основании этого определяется месторасположение КТП и ЦРП.

5. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 10 КВ И 0,4 КВ

5.1 Выполнение распределительной сети 0,4 кВ Расчет сети заключается в выборе сечения и марок проводов и кабелей, а также в выборе защитной аппаратуры для отключения поврежденной линии при коротком замыкании (к.з.) с целью предохранения элементов сети от различных повреждений, а также по условиям техники безопасности.

Распределительная сеть 0,4 кВ выполняется по радиальной схеме. Трассы КЛ прокладываются по техническим полосам и пешеходным тротуарам по кратчайшему пути. При этом КЛ не должны проходить по участкам на которых проектируется строительство новых объектов. Выбор трассы должен учитывать имеющиеся подземные коммуникации и зеленые насаждения. Минимально возможные расстояния до тепло-, газопроводов, стволов деревьев и т. д. нормируется ПУЭ (п. 2.3.87−2.3.93).

Схема выбранных трасс КЛ на 0,4 кВ показана на рисунке 11.

Сечения жил кабелей распределительной сети 0,4 кВ выбираются по длительно допустимому току в нормальном и послеаварийном режимах, а также по допустимым потерям напряжения.

Выбор сечения кабелей производится в следующей последовательности:

1. Определяется нагрузка линий;

2. Рассчитывается ток в линии по формуле (46):

(46)

где — расчетный ток в линии, А; - полная мощность передаваемая по линии, кВ*А.

3. Определяется поправочный коэффициент на условия прокладки кабеля по формуле (47):

(47)

где — температурный коэффициент, который принимается по таблице 1.3.3 для расстояния между кабелями в свету, а = 100 мм; - коэффициент на параллельную прокладку кабелей, лежащих рядом в земле, принимается по таблице 1.3.26 [1]; - коэффициент перегрузки трансформаторов в послеаварийном режиме, определенный в гл. 4; - поправочный коэффициент на удельное сопротивление грунта, принимается по таблице 1.3.23 [1]; - коэффициент смены напряжения; при использовании кабелей на номинальное напряжение равен 1,0.

Т.к. на территории республики Марий-Эл средняя температура земли на глубине 70 см составляет 5С, следовательно, температурный коэффициент (для нормальной температуры при прокладке в земле tз = 15C) равен .

Коэффициент, учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле в нормальном режиме работы (для двух параллельных кабелей). В послеаварийном режиме работы (обрыв одного кабеля рассматриваемой линии), принимается (для одного кабеля).

Поправочный коэффициент на удельное сопротивление грунта принимаем равным (для нормальной почвы).

4. Проверяется условие по формуле (48):

(48)

где — допустимый рабочий ток кабеля, А; - номинальный допустимый ток кабеля при нормальных условиях прокладки.

— принимается по.

5. Производится проверка выбранного сечения на допустимые потери напряжения в линии по формуле (49):

(49)

где Аi = 0,69 — для трехфазной линии [4]; r0i, x0i — соответственно удельное активное и реактивное сопротивление кабеля, Ом/км; - коэффициент мощности линий; - длина участка линии, км.

Допустимые потери напряжения в распределительной сети 0,4 кВ до ввода в здание принимаются равными 5%.

При превышении потерь напряжения в линии указанных значений — сечение кабеля увеличивается до необходимых значения.

6. Проверка выбранных сечений кабелей по допустимой потере напряжения в послеаварийном режиме ведется с учетом допустимого снижения напряжения на зажимах ЭП еще на 5%. Таким образом:

Минимальное сечение кабелей 10 кВ равно 35 мм², а линий 0,38 кВ — 16 мм².

В качестве примера рассмотрим выбор сечения кабеля, питающего склад № 2. Склад относится к третьей категории по надежности электроснабжения, поэтому прокладываем один кабель. Расчетный ток кабеля в нормальном режиме составляет:

Поправочный коэффициент на условия прокладки кабеля:

Выбираем кабель марки АПвБбШп 316 + 110 мм². Сечение данной марки кабеля выбирается по таблице 1.3.16 в графе четырехжильных кабелей до 1 кВ, и для линии КТП3−9 равно F = 16 мм², =90А.