Проект электроснабжения автоматизированного цеха

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Лысьвенский политехнический колледж»

ПРОЕКТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЦЕХА

Пояснительная записка

КП.140 613.44.11.11 ПЗ

Преподаватель А. С. Каминскас Студент А. В. Петунин

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1 Описательная часть

1.1 Основные требования к системам электроснабжения

1.2 Описание автоматизированного участка

2 Расчётная часть

2.1 Расчёт электрических нагрузок

2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов, компенсирующих устройств

2.3 Выбор распределительных линий, шкафов

2.4 Расчёт токов короткого замыкания

2.5 Проверка элементов цеховой сети

2.6 Расчёт релейной защиты Заключение Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

электроснабжение трансформатор релейная защита Электроснабжение промышленных, коммунально-бытовых и других потребителей производится от электрических станций (ЭС), вырабатывающих электроэнергию. Электрические станции могут находиться, как вблизи электро-потребителей (ЭП), так, и удалены на значительные расстояния. В обоих случаях передача и распределение электрической энергии осуществляется по проводам линий электропередачи.

С помощью современных автоматических средств управления постоянно поддерживается равновесие между объемами вырабатываемой и потребляемой электрической энергии.

Передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют на повышенном напряжении. Для этого между электрической станцией и потребителями сооружаются повышающие и понижающие (преобразовательные) подстанции (ПС). Совокупность электростанций, линий электропередач, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии называется энергетической системой (энергосистемой).

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Единая энергетическая система России (ЕЭС России) — совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, свя;

занных единым процессом производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. Единая энергосистема — совокупность объединённых энергосистем (ОЭС), соединённых межсистемными связями, охватывающая значительную часть территории страны при общем режиме работы и имеющая диспетчерское управление ЕЭС России охватывает практически всю обжитую территорию страны и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В настоящее время ЕЭС России включает в себя 77 энергосистем, работающих в составе шести работающих параллельно ОЭС — ОЭС Центра, Юга, Северо-Запада, Средней Волги, Урала и Сибири и ОЭС Востока, работающей изолированно от ЕЭС России.

В данном курсовом проекте необходимо составить проект электроснабжения автоматизированного цеха.

1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Основные требования к системам электроснабжения К основным требованиям, предъявляемым к цеховому электроснабжению, являются надежность, качество, экономичность, удобство в эксплуатации, а также требования безопасности.

Качество электроэнергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых приемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Качество электроэнергии определяет отклонение и колебания напряжения, несимметрия напряжений и токов, отклонения и колебания частоты, несинусоидальность кривой тока и напряжения. Качество электроэнергии в значительной степени влияет на технологический процесс промышленного производства и качества выпускаемой продукции, на расход электроэнергии и зависит от питающей системы и от потребителей, снижающих качество электроэнергии. Из всех показателей качества электроэнергии наибольшее влияние на режимы работы цеховых электроприемников оказывают отклонения и колебания напряжения.

Основные причины колебаний — это резкое изменение нагрузки, пуск крупных асинхронных двигателей, работа сварочных аппаратов, дуговых печей и т. д. В условиях нормальной работы приемников электроэнергии отклонение напряжения от номинального значения допускается в пределах -5ч+5% на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления; -2,5ч+5% на зажимах приборов рабочего освещения.

Несимметрия напряжений и токов — это неравенство фазных или линейных напряжений (токов) по амплитуде и углом сдвига между ними. Различают аварийные и эксплуатационные, вызванные применением потребителей типа индукционные печи, сварочные аппараты. Для симметрирования напряжения и токов применяют равномерное распределение однофазных нагрузок по фазам, нагрузки подключают на отдельный трансформатор.

Источником несинусоидальности кривой тока и напряжения являются синхронные генераторы, силовые трансформаторы, работающие при повышенных значениях магнитной индукции в сердечнике (повышенном напряжении на выходах), преобразователи переменного тока в постоянный ток и потребители, с нелинейно ВАХ. Наличие высших гармоник в напряжении и токах неблагоприятно действует на изоляцию электрической машины, трансформаторов, конденсаторов и кабелей. Коэффициент искажения кривой напряжения не должен превышать 5% на зажимах любого приемника электрической энергии.

Бесперебойность (надежность) электроснабжения электроприемников (потребителей) электрической энергии в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствия от перерыва питания приемники электрической энергии согласно ПУЭ разделяются на следующие три категории:

Электроприемники первой категории должны получать питание от двух независимых источников питания (трансформаторов) по двум линиям. При повреждении одного источника автоматические устройства мгновенно подключают все электропотребители к действующему трансформатору. Для особой группы предусмотрено три независимых источника питания.

Электроприемники второй категории — это те электроприемники, отключение которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовому простою рабочих, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Это самая многочисленная группа.

Электроприемникам второй категории рекомендуется получать питание от двух независимых источников питания, но допускается использовать один при наличии складного резерва трансформаторов, если в случае потери электроснабжения оно будет восстановлено в течение суток.

Электроприемникам третьей категории можно получать питание от одного источника питания при условии, что перерыв в электроснабжении будет не более суток.

Потери электроэнергии в трансформаторах, электродвигателях и другом оборудовании неизбежны, что связано с принципом работы этих электроустановок. Однако за счет мероприятий по экономии электроэнергии потери должны быть сведены к минимуму.

1.2 Описание автоматизированного участка Автоматизированный цех (АЦ) предназначен для выпуска металлоизделий.

Он является одним из цехов металлургического завода и имеет два основных участка: штамповочный и высадочный.

На участках установлено штатное оборудование: кузнечно-прессовое, станочное и др. В цехе предусмотрены помещения: для трансформаторной подстанции, агрегатная, вентиляторная, инструментальная, для бытовых нужд и др.

Цеховая трансформаторная подстанция (ТП) получает электроснабжение от главной понизительной подстанции (ГПП) завода по кабельной линии длиной 1 км, напряжение 10кВ. Расстояние от энергосистемы до главной понизительной подстанции (ГПП) — 4 км, линия электроснабжения (ЭСН) — воздушная.

По надёжности и бесперебойности электроснабжения оборудование относится к третьей категории.

Длина цеха составляет 48 м, ширина составляет 30 м, высота составляет 8 м.

Так же в цехе установлены шесть однофазных нагрузок, равномерная установка которых по фазам устранит возможность перекоса фаз. Самыми крупными и удалёнными являются два гайковысадочных автомата, пуск которых может вызвать значительное снижение напряжения, поэтому их пуск нужно производить поочерёдно.

Цех имеет два участка, в котором установлено необходимое оборудование, приведенное в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — перечень электрооборудования автоматизированного цеха

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчёт электрических нагрузок автоматизированного цеха Выбор схемы электроснабжения Первым этапом проектирования систем электроснабжения является выбор схемы электроснабжения. Выбор схемы электроснабжения зависит от множества факторов производства: категории, получающих питание, электроприемников, уровень окружающей среды, характера нагрузок и т. д.

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой объекта. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, распределительных пунктов, разных секций шин одной подстанции. Это необходимо для того, чтобы при аварии не останавливались оба технологических потока. В то же время взаимосвязанные технологические агрегаты должны присоединяться к одному источнику питания, чтобы при исчезновении питания все приемники электроэнергии были одновременно обесточены.

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

Для создания системы электроснабжения автоматизированного цеха нужно один независимый источник питания, две магистральные шины и четыре распределительных пунктов, а также щит освещения.

План расположения электрооборудования в цехе показан на рисунке 2.1.

Расчёт электрических нагрузок В данном проекте электрические нагрузки рассчитываются методом коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм), и заносятся в таблицу 2.1.

Определяем приведение однофазных нагрузок к условной трёхфазной мощности:

Преобразователь сварочный типа ПСО-300 — ПВ=60%;

Электроточило наждачное — ПВ=25%;

Вибросито — ПВ=60%.

(2.1)

где — номинальная мощность электроприёмника;

— мощность электроприёмника;

— продолжительность включения.

Остальные однофазные электроприёмники рассчитываются аналогично и заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Определяем приведённую нагрузку для крана-тележки:

(2.2)

Определяем среднюю активную мощность за наиболее загруженную смену:

(2.3)

где КИ — коэффициент использования электроприемников;

РН.?- суммарная потребляемая мощность электроприемников.

Определяем реактивную и полную мощность за наиболее загруженную смену:

(2.4)

(2.5)

Параметры остальных электроприемников рассчитываются аналогично и заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Рассчитываем параметры для одного распределительного пункта (РП1):

Определяю общее количество электроприемников, подключаемых к распределительному пункту:

(2.6)

Определяем общую суммарную мощность за наиболее загруженную смену:

=

(2.7)

Определяем общую активную мощность электроприемников, потребляемую за смену:

= 11,8 кВт (2.8)

Определяем общую реактивную мощность электроприемников за наиболее загруженную смену:

= 14,4 кВАр (2.9)

Определяем полную мощность электроприемников за наиболее загруженную смену:

(2.10)

Определяем коэффициент использования распределительного пункта:

(2.11)

Определяем коэффициент мощности распределительного пункта:

(2.12)

Определяем tg ц распределительного пункта:

(2.13)

Определяем показатель силовой сборки в группе:

(2.14)

где Рн нб и Рн нм — номинальные приведенные длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе.

Исходя из того, что >5, КИ. СР < 0,2 и m > 3, определяем из справочных таблиц эффективное число приемников nЭ.

Исходя из того, что Ки ср = 0,167 и nэ = 6, определяю из справочных таблиц коэффициент максимума активной мощности: Км=2,64. Так как n < 10, то коэффициент максимума реактивной мощности Км'=1,1.

Определяем максимальную активную, реактивную и полную мощности для распределительного пункта:

(2.15)

(2.16)

(2.17)

Определяем максимальный ток в распределительном пункте:

(2.18)

где Uл — линейное напряжение распределительного пункта, В.

Параметры остальных распределительных пунктов рассчитываются аналогично и заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Определем суммарную мощность осветительной установки:

(2.19)

где, Рудудельная мощность осветительной сети на 1 м² цеха, кВт/м2; S — площадь цеха, м2.

Рассчитываем параметры на шине низкого напряжения:

Определяю максимальную активную, реактивную и полную мощности:

(2.20)

(2.21)

(2.22)

Рассчитываем потери в трансформаторе:

Определяем потери активной, реактивной и полной мощностей:

(2.23)

(2.24)

(2.25)

Определяю активную, реактивную и полную мощности на шине:

(2.26)

60,82 + 14,08 = 74,9 кВАр, (2.27)

(2.28)

2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов, компенсирующих устройств Выбор компенсирующего устройства и выбор трансформатора.

Для обеспечения нормального технологического процесса необходимо, чтобы коэффициент мощности в сети был в пределах 0,92ч0,95. Обычно коэффициент мощности в сети без применения специальных устройств не превышает 0,8. Это обуславливается наличием в сети реактивной мощности, которая вырабатывается конденсаторами и асинхронными двигателями. Для компенсации реактивной мощности применяют компенсирующие устройства, чаще всего применяют конденсаторные батареи, которые подключают параллельно питающей сети. Применение данных устройств обеспечивает нормальную работу отдельных электроприемников и всей системы электроснабжения в целом, снижает потери активной мощности, а также снижает полную мощность системы и может повлиять на выбор мощности трансформатора.

Для расчета компенсирующих устройств для своего цеха составляю таблицу исходных данных.

Таблица 2.2 — Исходные данные

(2.29)

(2.30)

Определяю расчетную мощность компенсирующей установки:

Qку.р=бРм (tgб+tgцк)=0,9127 (0,46−0,33)=14,2 квар, (2.31)

где б — коэффициент, учитывающий повышение cos ц естественным способом.

Принимаем =0,95, тогда = 0,33.

Выбираем УК1 — 0,415 -20 со ступенчатым ручным регулированием.

Определяем фактические значения cos цф и tg цф после компенсации реактивной мощности:

tg цф=tg ц-Qк.ст/(бРм)=0,46−20/(0,9127)=0,28, (2.32)

cos цф=0,96

Рассчитываем полную мощность шины низкого напряжения с компенсацией реактивной мощности:

Sм.шнн=vР2+(Qм-Qк.ст)2=v1272+(60,82−20)2=133,4 кВ· А (2.33)

Результаты расчётов заносятся в таблицу 2.3.

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь:

Sр=0,7 Sвн = 0,7 140,5= 98,35 кВА, (2.34)

ДРт=0,02Sм.шнн=0,2 133,4=2,67 кВт, (2.35)

ДQт=0,1*Sм.шнн=0,1133,4=13,34 квар, (2.36)

ДSт=?ДРт2+ДQт2=v2,672+13,342=13,6 кВА, (2.37)

Sм.вн=vРм.вн2+Qм.вн2=v129,672+54,162=140,5 кВ· А (2.38)

Выбираю трансформатор типа ТМ — 160/10/0,4

Характеристики выбранного трансформатора:

— Rт=16,6 мОм — активное сопротивление трансформатора;

— Хт=41,7 мОм — реактивное сопротивление трансформатора;

— Zт=45 мОм — полное сопротивление трансформатора;

— Zт (1)=486 мОм — полное фазное сопротивление трансформатора;

— ДРхх=0,51 кВт — потери холостого хода в трансформаторе;

— ДРкз=2,65 кВт — потери короткого замыкания в трансформаторе;

— uкз=4,5% - напряжение короткого замыкания;

— iхх=2,4% - ток холостого хода.

Определяем фактический коэффициент загрузки трансформатора:

Кз=Sм.шнн/Sн.т=133,4/160=0,83 (2.39)

Таблица 2.3 — Сводная ведомость нагрузок

2.3 Выбор распределительных линий, шкафов При эксплуатации любой системы электроснабжения имеют место такие При эксплуатации любой системы электроснабжения имеют место такие явления как аварийные режимы работы электроустановок. К данным режимам относятся короткие замыкания в электроустановках, перегрузки, снижение напряжения питающей сети и т. п. Поэтому для ограждения электроприемников от работы в этих режимах применяют различные аппараты защиты.

Наибольшее применение для защиты электроустановок в системах электроснабжения получили автоматические выключатели с комбинированными расцепителями, т.к. эти аппараты защищают электроустановки от большого количества видов возможных аварийных режимов.

Составляю в виде таблицы сводную ведомость электроснабжения приемников (таблица 2.4).

Расчёт, выбор автоматического выключателя и питающей линии для одного электроприемника (автомат болтовысадочный):

Определяю номинальный ток электроустановки:

Iн=Рн/(v3Uлcos цн)=2,8/(v30,380,65)=6,22 А (2.40)

Определяю номинальный ток расцепителя автоматического выключателя:

Iн.р?1,25Iн =1,256,22=7,76 А (2.41)

Определяю номинальный ток автоматического выключателя из условия:

Iн.а? Iн. р=8 А (2.42)

Выбираю автоматический выключатель серии ВА 51−25 со следующими техническими данными:

Iн.а=25 А — номинальный ток выключателя;

Iн.р=8 А — ток номинальный плавкого расцепителя;

Ку (п)=1,35 — кратность уставки теплового расцепителя;

Ку (кз)=7 — кратность уставки электромагнитного расцепителя;

Iоткл=2 кА — отключающая способность автоматического выключателя.

Определяю допустимый ток нагрева линии, питающей электроустановку, из условия:

Iд?КзщIу (п)=Кзщ1,25Iн.р=11,358=10,8 А, (2.43)

где Кзщ — коэффициент защиты (Кзщ=1 для нормальных неопасных помещений).

Выбираю питающий кабель марки ПВ — 4Ч2,5 мм² с Iд=25 А.

Все остальные автоматические выключатели и питающие линии для электроустановок рассчитываются и выбираются аналогично, данные заносятся в сводную ведомость электроснабжения электроприемников (таблица 2.4).

2.4 Расчёт токов короткого замыкания Краткие сведения о коротких замыканиях Короткое замыкание является самым разрушительным из всех видов аварийных режимов в системе электроснабжения предприятия и очень часто является причиной выхода из строя промышленного оборудования.

Причинами данного режима работы являются повреждение изоляции оборудования или неправильные действия обслуживающего персонала. Мерами для снижения последствий возникновения короткого замыкания является правильный выбор защитной (предохранителей, автоматических выключателей) и ограничительной (реакторов) аппаратуры, обучение обслуживающего персонала оперативным действиям при возникновении короткого замыкания. Для снижения частоты возникновения коротких замыканий необходимо своевременно проводить техобслуживание электроустановок, заменять износившуюся изоляцию и т. п.

Расчёт токов короткого замыкания В трехфазной сети можно столкнуться с четырьмя видами короткого замыкания: трехфазными, двухфазными, однофазными и двойными замыканиями на землю. В системах электроснабжения наиболее распространен однофазный вид короткого замыкания.

На практике разработок систем электроснабжения для предприятий рассчитывают однофазное, двухфазное и трехфазное короткое замыкание, т.к. по их параметрам проверяют или подбирают необходимое оборудование, проверяют срабатывание защитных элементов (автоматических выключателей, релейной защиты и автоматики).

На рисунке 2.2 показана расчётная схема электроснабжения, схема замещения, упрощенная схема замещения.

Рисунок 2.2 — Расчётная схема электроснабжения, схема замещения, упрощенная схема замещения Рассчитываю сопротивление наружной воздушной линии — АС-З*10/1,8

Активное удельное сопротивление:

R0.л= 103/г*S = 103/30*10 = 3,33 Ом/км, (2.44)

где гудельная проводимость материала [м/(ом *мм2)]; Sсечение воздушной линии.

Индуктивное удельное сопротивление принимаю равным-х0=0,4мОм/м.

Рассчитываю сопротивление воздушной линии.

Активное сопротивление:

R’с=r0Lс=3,331=3.33 Ом, (2.45)

где Lл — длина воздушной линии.

Индуктивное сопротивление:

Х’c = х0 Lл = 0.4 1 = 0,4 Ом (2.46)

Привожу сопротивления высоковольтной линии к низкому напряжению Активное сопротивление:

Rс=R'с (Uн.н./Uв.н.)2=3.33 (0,4/10)2= 5.33 мОм, (2.47)

где Uв.н.- напряжение на первичной обмотке трансформатора;

Uн.н.- напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

Индуктивное сопротивление:

Хс = X’с (Uн.н. /Uв.н.)2 = 0,4 (0,4/10)2 = 0.64 мОм (2.48)

По справочнику нахожу сопротивления трансформатора:

Rт = 16.6 мОм;

Хт =41.7 мОм;

Zт =45 мОм;

Z (1)т =486 мОм, где Z (1)т — полное сопротивление петли фаза-нуль.

По справочнику нахожу сопротивления автоматических выключателей, упрощенной схемы, и их переходные сопротивления:

QF1: RQF1=0,4 мОм, ХQF1 = 0,5мОм, Rn. QF1 = 0,6 м0м;

QF2: RQF2 = 1,3 мОм, ХQF2 = 1,2 мОм, Rn. QF2= 0,75 мОм;

QF3: RQF3 = 1,3 мОм, ХQF3= 1,2 мОм, RnQF3= 0,75 мОм.

Определяю сопротивление кабельных линий:

По справочнику определяю удельные сопротивления кабельных линий:

r’о.кл1 = 0,53 мОм/м, xо. кл1= 0,0637 мОм/м;

r’о.кл2 = 1,95 мОм/м, xо. кл2= 0,675 мОм/м.

Рассчитываю сопротивления кабельных линий:

Rкл1= r’о.кл1 Lкл1 = 0,53 18 = 9.54 мОм, (2.49)

Хкл1= x’о.кл1 Lкл1 = 0.0637 = 1.15 мОм, (2.50)

Rкл2= r’о.кл2 Lкл2 = 1,95 32 = 62,4 мОм, (2.51)

Хкл2= x’о.кл1 Lкл2 = 0.675 32 = 21.6 мОм (2.52)

Для РП1: Roрп = 20 мОм.

Для ступеней распределения определяю переходные сопротивления:

Rc1=15мОм, Rc2 = 20мОм.

Упрощаю схему замещения, рассчитываю сопротивления на упрощенной схеме:

Rэ1= Rc+Rт+RQF1+Rn.QF1+Rc1=5,3+16,6+0,4+0,6+15 =37,9 мОм, (2.53)

Хэ1=Xc+Хт +ХQF1 = 0,64+41,7+0,5=42,84 м0м, (2.54)

Rэ2=RQF2+Rn.QF2+Rкл1+Rc2 + Rорп =1,3+0,75+9,54+20+20=51,59 мОм, (2.55)

Xэ2= XQF2+Xкл1= 1,2 + 1,15 = 2,35 м0м, (2.56)

Rэ3=RQF3+Rn.QF3+Rкл2= 1,3 + 0,75 + 62,4 = 64,45мОм, (2.57)

Xэ3= XQF3+Xкл2= 1,2 + 21,6 = 22,8 м0м (2.58)

Вычисляю сопротивления до каждой точки короткого замыкания:

Rк1= Rэ1= 37,9 мОм, Хк1= Хэ1=42,84 мОм;

Zк1=v (Rк12+ Xk12)=v (37,92+42,842)=57,2 мОм,(2.59)

Rк2=Rэ1+Rэ2= 37,9 + 51,59 = 84,49 мOм,(2.60)

Xк2=Xэ1+Xэ2 =42,84 + 2,35 = 45,2 мОм,(2.61)

Zк2=v (89,492+64,452)= 153,94 мОм,(2.62)

Rк3=Rк2+Rэ3= 89,49+ 64,45 = 153,94 мОм,(2.63)

Хк3 = Хк2 + Хэ3 = 45,2 + 22,8 = 68 мОм,(2.64)

Zк3=v (153,942+682) = 168,3 мОм (2.65)

Определяю трехфазные токи короткого замыкания:

Iк1(3)=Uк1/v3*Zк1=0,41 000/1,7357,2=4,03 кА,(2.66)

Iк2(3)=0,38 1000/1,73 100,23 = 3,68 кА, (2.67)

Iк3(3)=0,38 1000/1,73 168,3 = 1,304 кА (2.68)

Определяю коэффициент ударного тока:

Rк1/Xк1=37,9/42,84=0,88, (2.69)

Rк2/Xк2=89,49/45,2=1,98, (2.70)

Rк3/Xк3=153,94/68=2,26, (2.71)

Кy1=f (Rk1/Xk1)=1,2 (2.72)

Кy1=1,0, (2.73)

Кy1=1,0 (2.74)

Определяю коэффициент действующего ударного тока:

q1 = v (1+2(Кy1−1)2)=v (1+2(1,2−1)2) = 1,8, (2.75)

q2 = v (1+2(Кy2−1)2)=v (1+2(1,0−1)2) = 1, (2.76)

q3 = v (1+2(Кy3−1)2)=v (1+2(1,0−1)2)=1 (2.77)

Определяю значение ударного тока и действующие значение ударного тока. Значение ударного тока:

iук1=v2Kу1 Iк1(3)=v2 1,24,03 = 6,84 кА, (2.78)

iук2=v2Kу2 Iк2(3)=v212.2 = 3,11кА, (2.79)

Iук3=v2 Kу3 Iк3(3)=v211,304 = 1.84 кА (2.80)

Действующее значение ударного тока:

Iук1=q1Ik1(3)=1,08 4,03 = 4,35 кА, (2.81)

Iук2= q2Ik2(3)=1 2,2 = 2,2 кА, (2.82)

Iук3= q3Ik3(3)=1 1,304 = 1,304 кА (2.83)

Рассчитываю токи двухфазного короткого замыкания:

Iк1(2) = v 3 / 2Iк1(3) = v 3 / 24,03 = 3,49 кА,(2.84)

Iк2(2)= v 3 / 2Iк2(3) = v 3 / 22,2 = 1,905 кА,

Iк3(2)= v 3 / 2Iк3(3) = v 3 / 21,304 = 1,13 кА Составляется схема замещения для расчёта однофазных токов короткого замыкания, представленная на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 — Схема замещения для расчёта однофазных токов КЗ Определяю полное сопротивление петли фаза-нуль:

Rпкл1 = 2rо Lкл1=20,53 18 = 19,08 мОм;(2.85)

Xпкл1 = хоп Lкл1=0,1518= 2,7 мОм,(2.86)

Rпкл2 = 2rо Lкл2 =2 1,95 32 = 124,8 мОм,(2.87)

Xпкл2 = хоп Lкл2=0,1532 = 4,8 мОм,(2.88)

Zn1 = Rc1 = 15мОм, (2.89)

Rn2 = Rпкл1+Rc1 + Rопр + Rс2 = 15+19,08 + 20 + 20 = 74,08 мОм,(2.90)

Xn2 = Xпкл1 = 2,7 мОм,

Zn2 = v Rn22 + Xn22 = v 74,082 + 2,7 2 = 74,2 мОм,(2.91)

Rn3= Rn2 + Rпкл2 = 74,08 + 124,8 = 198,9 мОм;(2.92)

Xn3 = Xn2 + Xпкл2 = 2,7 + 4,8 = 7,5 мОм;(2.93)

Zn3 = v Rn32 + Xn32 = v 198,92 + 7,5 2 = 199 мОм (2.94)

Рассчитываю токи однофазного короткого замыкания:

Ik1(1)=Uф/(Zп1+Zm (1)/3=0,231 000/(15+487/3)= 1,3 кА,(2.95)

Ik2(1)= Uф/(Zп2+Zm (1)/3=0,231 000/(74,2+487/3)= 0,93 кА, (2.96)

Iк3(1)= Uф/(Zп3+Zm (1)/3=0,231 000/(199+487/3)= 0,61 кА (2.97)

Для остальных электроприемников расчет токов короткого замыкания производится аналогично. Рассчитанные данные заносятся в таблицу 2.5

Таблица 2.5 — Сводная ведомость токов короткого замыкания

2.5 Проверка элементов цеховой сети Чтобы обеспечить нормальную работу и безотказность элементов цеховой сети после короткого замыкания, автоматические выключатели нужно проверять на надежность срабатывания и на отключающую способность; линии на термическую стойкость, соответствие аппарату защиты и падение напряжения.

Проверка аппаратов защиты по токам короткого замыкания на надежность срабатывания

QF1: Ik1(1)?3Iн.p (QF1); 1,3? 30,025; 1,3? 0,075; (2.98)

QF2: Iк2(1)?3 In. p (QF1); 0,93? 30,063; 0,93? 0,189; (2.99)

QF3: Iк3(1)?3In.p (QF); 0,61? 30,05 0,61? 0,15 (2.100)

Надёжность срабатывания автоматов обеспечена.

Проверка аппаратов защиты по токам короткого замыкания на отключающую способность

QF1: Iоткл (1QF) ?v2Iк1(3); 15?5,7; (2.101)

QF2: Iоткл (QF1) ?v2Iк2(3); 6?3,1; (2.102)

QF3: Iоткл (SF) ?v2Iк3(3); 5?1,844 (2.103)

Автоматы при коротких замыканиях будут отключатся не разрушаясь.

Проверка проводников на термическую стойкость Должно выполняться условие:

КЛ (ШНН — РП):

Sкл1?Sкл1.тc; 35?24,7; (2.104)

где термически стойкое сечение кабеля рассчитывается по формуле:

Sкл1.тc=бIk2(3)vtnp (1)=62,2v3,5= 24,7 мм²; (2.105)

КЛ (РП — Н) :

Sкл1?Sкл1.тc; 16?15,7; (2.106)

где термически стойкое сечение кабеля рассчитывается по формуле:

Sкл1.тc=бIk2(3)vtnp (1)=111,304v1,2= 15,7 мм²; (2.107)

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

Проверка на соответствие выбранному аппарату защиты Определяется по условию:

Iдоп? Кзщ Iу (п); 90? 1 67,5 (2.108)

Кзщ = 1 — для нормальных неопасных помещений

Iу (п) = Kу (п) Iн.р. = 1,35 50 = 67,5 А (2.109)

Данный аппарат защиты соответствует требованиям.

Проверка по потере напряжения По потере напряжения линия электроснабжения доложна удовлетворять условию:

ДU = 10% от Uн (2.110)

ДUкл1=(v3100)/UнIкл1Lкл1 (ro.кл1cosц+xo.кл1sinц)=

=(v3100)/38 052,871810−3 (0,530,95+0,6 370,31)=0,2%, (2.111)

ДUкл2=(v3100)/UнIкл2Lкл2 (ro.кл2cosц+xo.кл2sinц)=

=(v3100)/380 403 210−3 (1,950,95+0,6750,31)=1,2%, (2.112)

ДU=ДUкл1+ДUкл2=0,2+1,2=1,2% (2.213)

ДU < ДUдоп; 1,4% < 10%, что удовлетворяет силовые нагрузки Условие по падению напряжения выполняется.

Для остальных кабельных линий проверка производится аналогично.

2.6 Выбор релейной защиты Для быстрого отключения участка электрической сети, где произошло короткое замыкание или перегрузка устанавливают релейную защиту. Главным элементом в данной защите является реле, которое срабатывает от различного рода импульсов в зависимости от контролируемой величины. При возникновении анормальной ситуации реле воздействует на коммутационные аппараты. По принципу действия используются реле: электрические, механические, тепловые и полупроводниковые. Основными показателями релейной защиты являются быстродействие, селективность, чувствительность и надежность, К релейной защите относится: максимально токовая защита (МТЗ), токовая отсечка, направленная максимально токовая защита и дифференциальная токовая защита (ДТЗ). МТЗ срабатывает через определенный промежуток времени от резкого увеличения тока в цепи; токовая отсечка это МТЗ ограниченного действия, то есть без реле времени, селективность обеспечивается ограничением зоны действия; направленная МТЗ устанавливается на параллельных концах питающих линий и отслеживает поток мощности при коротком замыкании; ДТЗ сравнивает токи по концам защищаемого элемента и срабатывает при изменении отношения токов.

Для расчета релейной защиты составляю схему релейной защиты (рисунок 2.5) с токовой отсечкой и максимально-токовой защитой

ТА1 ТА2

Рисунок 2.4 — Схема релейной защиты с токовой отсечкой и максимальной токовой защитой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был представлен реальный проект электроснабжения автоматизированного цеха. При его создании были учтены требования правил устройства электроустановок (ПУЭ), техники безопасности (ТБ), возможности нормальной эксплуатации электрического и механического оборудования, экономические показатели и др. В ходе работы составлена схема электроснабжения, рассчитаны нагрузки, выбраны и проверены аппараты защиты и линии, рассчитаны токи короткого замыкания, составлено.

Схема электроснабжения получилась надёжная, так как после выбора аппаратов защиты, все аппараты защиты удовлетворяют условиям. После выбора и проверки кабелей, выяснилось, что все кабели тоже удовлетворяют необходимым условия.

После выполнения данной курсовой работы я закрепил материал по электроснабжения, и научился проектировать схемы электроснабжения производственных цехов.

Произвёл правильный выбор трансформатора и компенсирующего устройства, которое качественно компенсирует реактивную мощность в сети.

Проверку короткого замыкания прошли даже кабели и аппараты, находящиеся на самом мощном электроприёмнике.

При выполнении данного проекта, пользовался дополнительной литературой, из которой я узнал много новой информации.

Во время оформления данной работы, опирался на ГОСТ, ЕСКД, благодаря чему закрепил знания по оформлению курсовых и дипломных работ.

При выборе кабелей опирался на многие факторы, в особенности на материал жили. Если использовалось медная жила, то выбирал токоведущую жилу с сечение не менее чем 2,5 мм², потому что медь при тонком сечении может быстро быть повреждена.

Используемые источники

1 Шеховцов, В. П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения: методическое пособие для курсового проектирования — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. — 214 с.

2 Шеховцов, В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. — 136 с.

3 Усатенко, С.Т., Каченюк, Т.К., Терехова, М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. — М.: Издательство стандартов, 1989. — 325 с.