Загрузка...
Расчет электроснабжения цеха «Владивостокского бутощебёночного завода»
Введение
Системой
электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства,
передачи и распределения электроэнергии. системы электроснабжения промышленных
предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных
приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов,
электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для
электрической сварки, осветительные установки и др. задача электроснабжения
промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением
электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов.
В данном
курсовом проекте приведен расчет электроснабжения цеха «Владивостокского
бутощебёночного завода». Данные для проекта были взяты на производственной
практике и, впоследствии, он также будет использован в дипломном
проектировании.
1. Выбор
освещения
1.1 Расчет
освещения
Расчет
освещения производим точечным методом. Метод применяется при расчете общего равномерного,
общего локализованного и местного освещения помещений, когда имеются или
отсутствуют затенения; при любом расположении освещаемых поверхностей, но как
правило, только при светильниках прямого света; при расчете наружного освещения
на минимальную освещенность.
Рис. 1. Схема
расположения светильников
Принимаем по
справочнику [1] тип светильника: НСП17.
Технические
данные светильника НСП17:
Рл=1000
Вт (ЛН),
Фл=16189
лм,
,
cв=1.
По
справочнику [1] принимаем минимальную горизонтальную освещенность: Еmin=300 лк.
Длина
освещаемого помещения L=60 м.
Высота
освещаемого помещения H=8 м.
Принимаем
коэффициент запаса Кз=1,3 (коэффициент запаса учитывает старение
ламп и запылённость светильников).
Задаемся расстоянием
между светильниками l=2 м.
Определяем
расстояние от нити накаливания до освещаемой поверхности:
h=H-b, м, (1.1.1)
где H – высота потолка в цехе,
м; b – расстояние от потолка до светильника, м
h=H-b=8–0,3=7,7 м.
Угол:
,
,
.
Сила света
под углом :
cos =cos 7=0,99, по справочнику [1]
сила света под этим углом при l= 2 м равна Iα=825 кд).
Определим
горизонтальную освещенность в точке К1:
, лк, (1.1.2)
где n – число светильников
равноудаленных от освещаемой точки, шт.; С – поправочный коэффициент; Ia – сила света лампы под углом a, кд; Кз
– коэффициент запаса (1,2¸1,5); a – угол между вертикальной
и наклонной составляющей силы свете (см. рис. 1), град.; h – высота подвеса
светильника, м.
Поправочный
коэффициент C:
, лм, (1.1.3)
где Фл
– световой поток лампы, лм.
лм.
Отсюда
горизонтальная освещенность:
лк.
Расчетная
горизонтальная освещенность в точке К1 удовлетворяет условию Ег=336
лк < Emin=300 лк.
Определим
необходимое число светильников:
, шт., (1.1.4)
шт.
Принимаем
количество светильников nсв=30 шт.
1.2 Выбор
осветительного кабеля по условию допустимого нагрева
Принимаем ЩО
с тремя АВ. Для каждого АВ 10 ламп.
Расчетный ток
в осветительном кабеле:
Для АВ 1:
, А, (1.2.1)
где Pл – мощность
одной лампы, Вт; U – напряжение питающей сети, В; cosjсв – коэффициент мощности светильника, для ламп накаливания cosjсв = 1.
A.
Аналогично
для других АВ.
Принимаем
сечение кабеля S=10 мм2, Iдоп=70 А (из справочника [2]).
Принимаем для
питания осветительной установки кабель марки КРПСН 34, (r0=1,840 Ом/км; х0=0,092
Ом/км) [3].
выбираем для
освещения трансформатор ТМ-25
Технические
данные трансформатора ТМ – 25:
Sном=25 кВА,
Uвн=6; 10 кВ,
Uнн=0,23; 0,4; кВ,
потери:
Pх.х.=0,135 кВт,
Pк.з.=0,6 кВт,
Uк.з.=4,5%,
Iх.х.=3,2%.
1.3
Проверка осветительной сети по потере напряжения
потеря
напряжения на наиболее удаленной лампе не должна превышать 2,5%.
Находим допустимую
величину минимального напряжения на наиболее удаленной лампе:
, В, (1.3.1)
В.
Допустимая
потеря напряжения в осветительной сети:
, В, (1.3.2)
В.
Расчетная
потеря напряжения в осветительной сети:
, В, (1.3.3)
где – потеря напряжения в осветительном
трансформаторе; – потеря напряжения в кабеле.
, В, (1.3.4)
где β –
коэффициент загрузки трансформатора (принимаем =0,85);
Uа – относительное Uр – относительное
, %, (1.3.5) , %. , %, (1.3.6) , %. Окончательно =8,55, В. потеря напряжения , В, (1.3.7) где Rk – активное сопротивление , Ом, (1.3.8) , Ом, (1.3.9) где r0 – активное сопротивление , Ом, Ом. окончательно В. Отсюда В. Так как 1.4 Расчет , А, (1.4.1) где Z – сопротивление сети от , Ом, (1.4.2) где Rтр. – активное сопротивление трансформатора, Ом; Хтр. – индуктивное , Ом, (1.4.3) , Ом, (1.4.4) , А, (1.4.5) , А, , Ом, , Ом, , Ом. окончательно можно записать: , А. 1.5 Проверка кабельной сети по термической стойкости , мм2, (1.5.1) где α – мм2. выбранный кабель сечением S=10 мм2 1.6 Вывод Был произведен выбор типа освещения, а также выбор трансформатора 2. Расчет сети высшего напряжения по условию допустимого нагрева 2.1 Расчет силового трансформатора Находим расчетную мощность трансформатора: , кВА, (2.1.1) где – сумма расчетных активных – сумма расчетных реактивных нагрузок (из справочника [2]). , кВт, (2.1.2) , кВт, (2.1.3) где – установленная мощность группы кВт , кВт, , кВт, кВт. К установке принимаем трансформатор ТМН 6300/35–73У1 Технические Sтр.ном=6300 кВА, Uвн=35 кВ, Uнн=6,3 кВ, потери: Pх.х.=9,25 кВт, Pк.з.=46,5 кВт, Uк.з.=7,5%, Iх.х.=0,6%. 2.2 Выбор Расчетный ток , А, (2.2.1) где cos φ – коэффициент мощности, узке , А, , А, , А, , А, , А, , А, , А, , А. Полученные Таблица 1 № Электроприемника Наименование IP, Iдоп., Марка кабеля Длина кабелей, км Фидер 1 331,3 350 ВБбШв 3×185 0,01 Фидер 2 331,3 350 ВБбШв 3×185 0,01 Фидер 3 132,5 145 ВБбШв 3×50 0,2 Фидер 4 117,6 120 ВБбШв 3×35 0,1 Фидер 5 117,6 120 ВБбШв 3×35 0,16 1 320 кВт 30,78 35 ВБбШв 3×4 0,02 2 560 кВт 53,9 55 ВБбШв 3×10 0,025 3 560 кВт 53,9 55 ВБбШв 3×10 0,03 4 200 кВт 19,25 25 ВБбШв 3×2,5 0,06 5 1305 кВт 97,7 120 ВБбШв 3×35 1 6 250 кВт 24,06 25 ВБбШв 3×2,5 0,015 7 320 кВт 30,78 35 ВБбШв 3×4 0,05 8 200 кВт 19,25 25 ВБбШв 3×2,5 0,025 9 250 кВт 24,06 25 ВБбШв 3×2,5 0,035 10 560 кВт 53,9 55 ВБбШв 3×10 0,02 2.3 Вывод На основании 3. 3.1 Расчет Минимальное , В, (3.1.1) В. Общую , В, (3.1.2) В. потеря , В, Находим , (3.1.3) . Относительное , %, (3.1.4) %. Относительное , %, %. Находим В. Потеря Активное и , Ом, , Ом, , Ом, , Ом, , В, В. потери в , Ом, , Ом, В. Общая потеря , В, (3.1.5) В. Таким образом, В > В. 3.2 Вывод Проведенные 4. Напряжение , В, (4.1) , В, , В, (4.2) В. Активное и , Ом, (4.3) , Ом, , Ом, (4.4) , Ом, , Ом, (4.5) , Ом, , Ом, (4,6) , Ом, окончательно , Ом, (4.7) где Iдв.пуск. – пусковой ток, А (Iдв.пуск =5–7Iн). Ом. таким В > В. 4.1 Вывод Проверка 5. Расчет Токи ток двухфазного к.з. вычисляем по формуле: А, (5.1) Ток трехфазного к.з. находим по формуле (2.18): А, (5.2) где Uнн – номинальное напряжение на выходе трансформатора, В; Z – сопротивление сети от Ом, (5.3) где Rтр. – активное сопротивление Активное, , Ом, (5.3) , Ом, (5.4) , Ом, (5.5) , Ом, , Ом, Ом. 5.1 Расчет Точка К1: , Ом, , Ом, , Ом, , Ом, , Ом, , Ом, , А, А. Точка К5: , Ом, , Ом, , Ом, , А, А. Расчет токов Таблица 2 Номер точки к.з. L, км Iк(2), А Iк(3), А 1 0,01 0,473 — 7668,8 2 0,2 0,500 — 7265,7 3 0,1 0,488 — 7446,9 4 0,16 0,500 — 7265,7 5 0,02 0,495 6408 — 6 0,025 0,481 6544,9 — 7 0,03 0,483 6513,6 — 8 0,06 0,660 4721,6 — 9 1 0,793 3970,3 — 10 0,015 0,495 6359,1 — 11 0,05 0,547 5750,6 — 12 0,025 0,522 6033,2 — 13 0,035 0,556 5660,9 — 14 0,02 0,479 6574,4 — 5.2 Вывод Выполненные 6. Проверка Точка К1: , мм2, Точка К2: , мм2, Точка К3: , мм2, Точка К4: мм2. 6.1 Вывод найденные 7. Выбор Используя Для Фидер 1 10 кВ7668,8 В Для Фидер 2 10 кВ7265,7 В Для Фидер 3 10 кВ7446,9 В Для Фидер 4 10 кВ7265,7 В Для 10 кВ6408 В Для 10 кВ6544,9 В Для 10 кВ6513,6 В Для 10 кВ4721,6 В Для 10 кВ3970,3 В Для 10 кВ6359,1 В Для 10 кВ5750,6 В Для 10 кВ6033,2 В Для 10 кВ5660,9 В Для 10 кВ6574,4 В Результаты Таблица 3 IP, A Iкру, A Iо, кА Iк(2), А Iк(3), А 331,3 400 10 — 7668,8 331,3 400 10 — 7668,8 132,5 160 10 — 7265,7 117,6 160 10 — 7446,9 117,6 160 10 — 7265,7 30,78 40 10 6408 — 53,9 80 10 6544,9 — 53,9 80 10 6513,6 — 19,25 31,5 10 4721,6 — 97,7 160 10 3970,3 — 24,06 31,5 10 6359,1 — 30,78 40 10 5750,6 — 19,25 31,5 10 6033,2 — 24,06 31,5 10 5660,9 — 53,9 80 10 6574,4 — 7.1 Вывод По расчетным Во всех 8. Выбор Исходными данными , , (8.1) Проверка , (8.2) А, 250 А 215,5 А, , А, 400 А 377,3 А, , А, 400 А 377,3 А, , А, 150 А 134,75 А, , А, 700 А 683,9 А, , А, 200 А 168,5 А, , А, 250 А 215,5 А, , А, 150 А 134,75 А, , А, 200 А 168,5 А, , А, 400 А 377,3 А, . Для защиты , А, (8.3) , А, , А, 1500 А 1361,5 А, , , А, , А, 500 А 494,7 А, , , А, , А, 500 А 475,5 А, , , А, , А, 500 А 475,5 А, . Результаты Таблица 4 Номер электроприемника IУ, А Iк(2), А КЧ 1 250 6408 25 2 400 6544.9 17 3 400 6513.6 17 4 150 4721.6 30 5 700 3970.3 6 6 200 6359.1 31 7 250 5750.6 23 8 150 6033.2 40 9 200 5660.9 28 10 400 6574.4 16 8.1 Вывод Произведен Заключение Выполненный 1. Был 2. На 3. Проведенные 4. Проверка 5. Выполненные 6. найденные 7. По Во всех 8. Произведен список 1. Электротехнический 2. Сергеев А.Ю. Электрификация 3. Справочник по 4. Справочник энергетика 5. Электродвигатели размещено на
можно записать:
в осветительном кабеле:
жил кабеля, Ом; Xk – индуктивное сопротивление жил кабеля, Ом.
жил кабеля, Ом/км (r0=1,84 Ом/км); х0 – индуктивное сопротивление жил
кабеля, Ом/км (х0=0,092 Ом/км); L – длина кабеля от
трансформатора до светильника, км (L=0,1 км).
записываем:
расчетная потеря напряжения в осветительной сети:
выполняется условие >, следовательно,
выбранный кабель подходит по потере напряжения.
токов короткого замыкания в осветительной сети
источника питания (трансформатора) до места к.з., Oм.
сопротивление трансформатора, Ом.
термический коэффициент (для меди α=7); tп – приведенное время
срабатывания релейной защиты (tп=0,4 сек).
удовлетворяет условию Sк > Smin.
и кабеля питающего осветительную сеть.
нагрузок отдельных групп электроприёмников;
отдельных нагрузок электроприемников;
электроприёмников.
данные трансформатора:
сечений кабельной сети по условию допустимого нагрева
кабеля определяем по формуле:
соответствующий расчетной нагр
(ссылаясь на данные справочника [5] берем cos φ в пределах 0,89–0,92).
данные сводим в таблицу 1 и наносим на схему электроснабжения:
A
А
расчетов электрических нагрузок приняты к установке два трансформатора ТМН
6300/35–73У1. Расчеты кабельной сети по условию допустимого нагрева позволили
произвести выбор сечений рабочих жил кабелей при этом во всех случаях
соблюдается условие .
Проверка кабельной сети по потере напряжения в нормальном режиме работы
потери напряжения в нормальном режиме работы для кабеля самого удаленного и
мощного электроприемника
напряжение на зажимах электроприемников в нормальном режиме работы рассчитываем
по формуле:
допустимую потерю напряжения в сети определяем из выражения:
напряжения в трансформаторах:
коэффициент загрузки трансформатора:
потерю напряжения в трансформаторе:
напряжения в кабеле ВБбШв 3×35:
индуктивное сопротивления кабеля:
фидерном кабеле:
напряжения высоковольтной сети от источника питания до самого удаленного и
мощного электроприемника составляет:
на самом удалённом электроприемнике высоковольтной сети расчетная потеря
напряжения не превышает допустимых пределов:
выше расчеты показали, что потеря напряжения на наиболее удаленном и наиболее
мощном электроприемнике в нормальном режиме работы не превышает допустимых
пределов В > В. таким
образом, выбранные ранее сечения кабелей по условию допустимого нагрева
удовлетворяют требованиям по потере напряжения в нормальном режиме работы.
Проверка кабельной сети по условию пуска самого мощного электроприемника
минимально допустимого значения:
индуктивное сопротивления трансформатора ТМН 6300/35–73У1:
можно записать:
образом, при пуске самого мощного электроприемника напряжение на его зажимах
больше минимально допустимого значения:
кабельной сети по условию пуска самого мощного электроприемника показала, что
ранее определенные по допустимому нагреву сечения высоковольтной кабельной сети
выбраны правильно.
токов короткого замыкания кабельной сети
трехфазного к.з. рассчитываются с целью проверки кабелей на термическую
стойкость и коммутационной аппаратуры на отключающую способность, термическую и
динамическую стойкость. Токи двухфазного к.з. определяют для проверки уставок
максимальной токовой защиты на надежность срабатывания при к.з. в электрически
удаленных точках сети.
источника питания (трансформатора) до места к.з., Oм, (2.19).
трансформатора, Ом; Хтр. – индуктивное
сопротивление трансформатора, Ом.
индуктивное и полное сопротивление трансформатора определяется по формулам:
сопротивлений и токов к.з. отдельных элементов электрической сети
к.з. кабельной сети на остальных участках сети находим аналогично и данные
расчетов заносим в таблицу 2.
расчеты токов трехфазного, двухфазного к.з. позволяют в дальнейшем произвести
выбор коммутационно-защитной аппаратуры, определить надежность срабатывания МТЗ
выбранной коммутационно-защитной аппаратуры.
Проверка кабельной сети по термической стойкости к токам к.з.
производится, также как и проверка произведенная для осветительной сети.
минимальные сечения кабелей по условию их термической стойкости к токам к.з.
показали, что ранее выбранные параметры высоковольтной кабельной сети выбраны
правильно.
коммутационно-защитной аппаратуры
значения расчетных токов нагрузки (табл. 1) и токов к.з. (табл. 2) в
высоковольтной электрической сети произведем выбор коммутационно-защитной
аппаратуры а также определим расчетную отключающую способность КРУ исходя из
условия: .
выбираем КРУ с номинальным током Iном.кру= 400 А.
выбираем КРУ с номинальным током Iном.кру= 400 А.
выбираем КРУ с номинальным током Iном.кру= 160 А.
выбираем КРУ с номинальным током Iном.кру= 160 А.
электроприемника 1 выбираем КРУ с Iном.кру= 40 А.
электроприемника 2 выбираем КРУ с Iном.кру= 80 А.
электроприемника 3 выбираем КРУ с Iном.кру= 80 А.
электроприемника 4 выбираем КРУ с Iном.кру= 31,5 А.
электроприемника 5 выбираем КРУ с Iном.кру= 160 А.
электроприемника 6 выбираем КРУ с Iном.кру= 31,5 А.
электроприемника 7 выбираем КРУ с Iном.кру= 40 А.
электроприемника 8 выбираем КРУ с Iном.кру= 31,5 А.
электроприемника 9 выбираем КРУ с Iном.кру= 31,5 А.
электроприемника 10 выбираем КРУ с Iном.кру= 80 А.
выбора высоковольтной коммутационно-защитной аппаратуры сведены в таблицу 3 и
нанесены на схему.
токам нагрузки и токам к.з. были выбраны коммутационно-защитные аппараты КРУ в
соответствии с их назначением.
случаях наибольший отключающий ток выбранных КРУ не превышает величин тока к.з.
в месте их установки, что в свою очередь обеспечит надежность работы системы в
нормальном и аварийных режимах работы электрооборудования.
уставок и проверка надежности срабатывания максимальной токовой защиты КРУ
для выбора и проверки уставок срабатывания максимальной токовой защиты КРУ
являются расчетные токи нагрузки и величины двухфазного тока к.з. в заданных
точках электрической сети.
выбранной уставки на надежность срабатывания:
магистралей:
выбора уставок срабатывания МТЗ коммутационно-защитной аппаратуры сведены в
таблицу 4 и нанесены на расчетную схему.
выбор и проверка на надежность срабатывания уставок максимальной токовой защиты
КРУ. Коэффициенты чувствительности защиты КРУ больше 2, что удовлетворяет
предъявляемым требованиям к надежности срабатывания максимальной токовой защиты
установленной в высоковольтных коммутационно-защитных аппаратах.
расчет высоковольтного электроснабжения предприятия позволяет сделать следующие
выводы.
произведен выбор типа освещения, а также выбор трансформатора и кабеля
питающего осветительную сеть.
основании расчетов электрических нагрузок приняты к установке два
трансформатора ТМН 6300/35–73У1. Расчеты кабельной сети по условию допустимого
нагрева позволили произвести выбор сечений рабочих жил кабелей при этом во всех
случаях соблюдается условие .
выше расчеты показали, что потеря напряжения на наиболее удаленном и наиболее
мощном электроприемнике в нормальном режиме работы не превышает допустимых
пределов В > В. таким
образом, выбранные ранее сечения кабелей по условию допустимого нагрева
удовлетворяют требованиям по потере напряжения в нормальном режиме работы.
кабельной сети по условию пуска самого мощного электроприемника показала, что
ранее определенные по допустимому нагреву сечения высоковольтной кабельной сети
выбраны правильно.
расчеты токов трехфазного, двухфазного к.з. позволяют в дальнейшем произвести
выбор коммутационно-защитной аппаратуры, определить надежность срабатывания МТЗ
выбранной коммутационно-защитной аппаратуры.
минимальные сечения кабелей по условию их термической стойкости к токам к.з.
показали, что ранее выбранные параметры высоковольтной кабельной сети выбраны
правильно.
расчетным токам нагрузки и токам к.з. были выбраны коммутационно-защитные
аппараты КРУ в соответствии с их назначением.
случаях наибольший отключающий ток выбранных КРУ не превышает величин тока к.з.
в месте их установки, что в свою очередь обеспечит надежность работы системы в
нормальном и аварийных режимах работы электрооборудования.
выбор и проверка на надежность срабатывания уставок максимальной токовой защиты
КРУ. Коэффициенты чувствительности защиты КРУ больше 2, что удовлетворяет
предъявляемым требованиям к надежности срабатывания максимальной токовой защиты
установленной в высоковольтных коммутационно-защитных аппаратах.
литературы
справочник. В 3 т. Т. 3: В 2 кн. Кн. 2. использование электрической энергии /
Под общ. Ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. – 7-е изд.,
испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 616 с.: ил.
горных работ. В 2 ч. Ч 1. Расчет подземного высоковольтного
электроснабжения: учеб. пособие/ А.Ю. Сергеев, О.А. Курбатова. –
Владивосток: Из-во ДВГТУ, 2006. – 84 с.
электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт:
Справочник/ В.Ф. Антонов, Ш.Ш. Ахмедов и др. Под общ. ред. В.В. Дегтярева,
В.И. Серова. – М.: Недра, 1988 – 727 с.: ил.
карьера/ В.А. Голубев, П.П. Мирошкин и др.; Под ред. В.А. Голубева.
– М.: Недра, 1986 – 420 с.
асинхронные/ В.Л. Лихачев. – М.: СОЛОН – Р, 2002. – 304 с.
Учебная работа. Расчет электроснабжения цеха "Владивостокского бутощебёночного завода"