Введение
Передачаэлектроэнергии от источников к потребителям производится энергетическимисистемами, объединяющими несколько электростанций. Приемники электроэнергиипромышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения, котораяявляется составной частью энергетической системы.
Электроэнергияна пути от источника питания до электроприемника на современных промышленныхпредприятиях (независимо от их энергоемкости и характера производства) какправило, трансформируется один или несколько раз: по напряжению и току, апотоки ее, по мере приближения к потребителям, дробятся на более мелкие иразветвленные каналы.
Первое местопо количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долюкоторой приходится более 60% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Спомощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков имеханизмов, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управлениепроизводственным процессом и др. Сейчас существуют технологии(электрофизические и электрохимические способы обработки металлов и изделий),где электроэнергия является единственным энергоносителем.
Припроектировании систем электроснабжения промышленных предприятий на основаниитехнико-экономических расчетов решаются, например, следующие задачи:обоснование номинального напряжения сети, выбор схемы и конфигурации сети,средств компенсации реактивной мощности и их размещения, средств ограничениятоков короткого замыкания, сечений проводов, числа и мощности трансформаторов ит.п.
Экономическаяоценка рассматриваемого варианта заключается в определении капитальных вложений(К) и ежегодных эксплуатационных издержек (И). Обе эти величины определяютсялишь для элементов системы электроснабжения, входящих в изменяющиеся частисравниваемых вариантов.
Передача,распределение и потребление электроэнергии на промышленных предприятиях должныпроизводиться с высокой экономичностью и надежностью. Так, в системах цеховогоэлектроснабжения широко используются комплектные распределительные устройства(КРУ) и комплектные трансформаторные подстанции (КТП), а также комплектные осветительныеи силовые токопроводы.
Все этосоздает гибкую и надежную систему распределения электроэнергии, экономящуюбольшое количество проводов и кабелей. Значительно упростились схемы подстанцийразличных напряжений и назначений за счет отказа от сборных шин и выключателейна первичном напряжении и применения глухого присоединения трансформаторовподстанций к питающим линиям и т.д.
1.Описание технологического процесса
Аммиачно-холодильныйцех №2510 предназначен для выработки холода параметров минус 12 °С, минус30 °С, 0 °С, 5 °С и снабжением холодом этих параметровтехнологических цехов производств 2-ой промышленной зоны (завод СПС, завод ОЭ,завод «Олигомеры», СП «Петрокам», завод «Таиф-НК», завод «Эластик»).
В состав цехавходят:
1. Титул643/1 – компрессорная
2. Титул643/2 – насосная
3. Титул643/3 – наружная установка
Для полученияхолода параметра минус 12 °С принята схема с охлаждением теплоносителя(ТНК) циркуляция которого производится по замкнутому контуру насосами поз. Н-37/1–3через испарители поз. Т-12/3–7 при температуре кипения аммиака в межтрубнойчасти минус 17 °С.
Подпиткаконтура охлажденного теплоносителя осуществляется из подземной емкости поз. Е-32насосами поз. Н-32, Н-39 на всас насоса поз. Н-37/3.
Теплоносительс температурой минус 8 °С из сети заводов СПС, ОЭ, Олигомеры, СП Петрокам,Таиф-НК поступает на всас насосов поз. Н-37/1–3 и подается в трубную частьиспарителей поз. Т-12/3–7, где охлаждается кипящим аммиаком до температурыминус 12 °С.
Приборыконтроля и управления, размещаемые в машинном зале, взрывобезопасногоисполнения. На дистанционном щите расположена вся аппаратура управлениятурбокомпрессорным агрегатом, масляными наосами, задвижками, сигнальные лампы,измерительные приборы тока и мощности главного электродвигателя и давлениявсасывания и нагнетания компрессора.
Для полученияхолода параметра минус 30 °С принята схема с непосредственным испарениемжидкого аммиака в технологических аппаратах производства СОП.
Для отсосапаров аммиака из технологических аппаратов производства СОП в цехе установлены2 поршневых компрессора. Пары аммиака из технологических аппаратов цеха 2506 стемпературой до минус 30 °С и давлением 0,018 МПа (0,18 кгс/см²)поступает в отделитель жидкости поз. 0–50, в котором происходит отделение пароваммиака от капель жидкости за счет изменения скорости и направления потока.
Жидкий аммиакиз нижней части отделителя поз. 0–50 стекает в дренажный ресивер поз. Е-51,откуда периодически, при достижении максимально допустимого уровня,передавливается парами высокого давления в один из ресиверов поз. Е-9, или водин из испарителей поз. Т-12, или в отпарные емкости поз. Е-33, Е-63.
Освобожденныеот капель пары аммиака после отделителя жидкости поз. 0–50 поступают в общийколлектор всасывания ступени низкого давления поршневых компрессоров поз. М-53/1,2.
Технологическойсхемой предусмотрено регулирование холодопроизводительности установки полученияхолода минус 30 °С при помощи перепускного клапана поз. 811, а также черезперемычку между всасывающими коллекторами холода минус 30 °С и минус 12 °Спри помощи задвижки №1133.
Для полученияхолода параметра 5 °С принята схема с охлаждением промежуточногохолодоносителя (охлажденная речная вода), циркуляция которой осуществляется позамкнутому контуру насосами поз. Н-38/1–3 через испарители поз. Т-12/1–2 и Т-13/1–3при температуре кипения аммиака в межтрубной части аппарата 2 °С. Подпиткаи заполнение контура охлажденной воды осуществляется из сети осветленной воды втрубопровод обратной охлажденной воды в Тит. 643/2–3 перед всасом насоса поз. Н-38/1–3.
Для полученияхолода параметра 0 °С принята схема с непосредственным испарением жидкостиаммиака в технологических аппаратах цехов 2505, 2506, 2509.
Холодильнаяустановка цеха №2510 относится к I категории надежности электроснабжения. Первая категория –электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собойопасность для жизни людей, причинить значительный ущерб народному хозяйству,вызвать повреждение оборудования, массовый брак продукции, нарушение нормальнойдеятельности особо важных элементов промышленного предприятия.
Нахолодильной установке цеха №2510 имеются электроприемники трехфазного токанапряжением до 1000 В частотой 50 Гц, и приемники трехфазного тока напряжениемвыше 1000 В частотой 50 Гц.
2.Характеристика окружающей среды производственных помещений
В современномобществе резко возросли роль и задачи экологии. На основе оценки степени вреда,приносимого природе индустриализацией производства, совершенствуютсяинженерно-технические средства защиты окружающей среды, всемирноразвиваются замкнутые безотходные технологические производства.
В большинствеотраслей промышленности научно-технический прогресс сопровождается улучшениемусловий труда, ликвидацией на многих производствах тяжелого ручного труда,широким внедрением новых эффективных средств обеспечения безопасности.
Насовременном этапе развития общества любое техническое решение должноприниматься с учетом не только технологических и экономических требований, но иэкологических аспектов.
Таблица 2.1 Взрывопожарнаяи пожарная опасность производственных зданий, помещений и наружных установок
№
Наименование производственных зданий и помещений
Категория по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105–2003)
Класс взрывоопасности
Категория и группа взрывоопасных смесей
Наименование веществ, определяющих категорию и группу взрывоопасных смесей 1 Компрессорный зал А В-1а 2А-Т1 Аммиак 2 Наружная установка Ан В-1г 2А-Т1 Аммиак 3 Насосы по перекачке охлажденного теплоносителя и воды А В-1а 2А-Т1 Водный раствор этиленгликоля
3. Выборрационального напряжения питающей сети
Основнымисточником электроснабжения промышленных предприятий являются энергосистемы.Для повышения эффективности систем электроснабжения и экономии электроэнергиипри ее проектировании следует стремиться к сокращению числа ступенейтрансформации, повышению напряжения питающей сети, внедрению подстанций безвыключателей с минимальным количеством оборудования, применению магистральныхлиний и токопроводов. Если при взаимном расположении производств и потребляемойими мощности оптимальное число понизительных подстанций 35…220/6…10 кВоказывается больше единицы, то по территории предприятия следует проложитьвоздушную линию (ВЛ) или кабельную вставку с ответвлениями к подстанциямглубокого ввода (ПГВ), которые располагают в центрах нагрузок групп цехов,территориально обособленных на данном предприятии. При этом распределительныеустройства напряжением 6…10 кВ ПГВ используют в качестве распределительныхпунктов (РП) цехов.
Напряжениекаждого звена системы нужно выбирать с учетом напряжений смежных звеньев.
Выборнапряжения питающей сети проводят на основании технико-экономического сравнениявариантов в случаях когда:
– имеетсявозможность получения энергии от источника питания при двух и болеенапряжениях;
– предприятиес большой потребляемой мощностью нуждается в сооружении или значительномрасширении существующих районных подстанций, электростанций или сооружениясобственной электростанции;
– имеетсясвязь электростанций предприятий с районными сетями.
Предпочтениеотдают варианту с более высоким напряжением, даже при экономическихпреимуществах варианта с низким из сравниваемых напряжений в пределах до 5–10%по приведенным затратам.
На первыхступенях распределения энергии для питания больших предприятий применяютнапряжения 110, 220 и 330 кВ.
Напряжение 35кВ применяют для частичного внутризаводского распределения энергии при:
– наличиикрупных электроприемников на напряжении 35 кВ;
– наличииудаленных нагрузок и других условий требующих для питания потребителейповышенного напряжения;
– схемеглубокого ввода для питания группы подстанций 35/0.4…0.66 кВ малой и среднеймощности.
Так как нахолодильной установке цеха №2510 имеются электроприемники напряжением 6 кВ иэлектроприемники напряжением 0,4 кВ, а к ГПП – 2 подходит ВЛ – 110 кВ, топринимаем напряжение питающей сети 110/6/0,4 кВ.
4. Определениеэлектрических нагрузок по группамприемников электроэнергии
Приразработке проекта электроснабжения промышленного предприятия необходимоопределить максимальную электрическую мощность, передачу которой требуетсяобеспечить для нормальной работы объекта. В зависимости от этого значения,называемого расчетной нагрузкой, выбираются источник электроснабжения ивсе оборудование электрической сети, обеспечивающее передачу требуемой мощности:линии, трансформаторы распределительные устройства. Неточность определениярасчетной нагрузки влечет за собой или перерасход проводникового материала вовсей электросети, или ненадежность электроснабжения.
Метод коэффициентамаксимума – это основной метод расчета электрических нагрузок, которыйсводится к определению максимальных (Рм, Qм,Sм) расчетных нагрузокгруппы электроприемников. Максимальная нагрузка заданной продолжительностипредставляет собой наибольшее ее значение из всех значений за заданныйпромежуток времени.
Рм = Км ·Рсм; Qм = К¹м ·Qсм; />,
где Рм – максимальная активнаянагрузка, кВт;
Qм – максимальная реактивнаянагрузка, кВар;
Sм – максимальная полнаянагрузка, кВА;
Км – коэффициент максимумаактивной нагрузки;
К¹м – коэффициент максимумареактивной нагрузки.
Так какхолодильная установка цеха №2510 является потребителем
I категории электроснабжения,то трансформаторная подстанция (ТП) – двухтрансформаторная, а между секциямишин устанавливаются устройства АВР (автоматическое включение резерва).
Так кактрансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциямпримерно одинаково, все электроприемники заносим в «Сводную ведомость нагрузок»и начинаем расчет.
– мощности3-фазных электроприемников приводится к длительному режиму:
/> – для электроприемниковПКР; (4.1)
/> – для электроприемниковДР (4.2)
/> – для сварочныхтрансформаторов ПКР (4.3)
/> – для трансформаторов ДР (4.4)
где /> приведенная и паспортнаяактивная мощность, кВт;
/> – полная паспортнаямощность, кВА;
ПВ –продолжительность включения, отн. ед.
Например, длямостового крана:
/> кВт
– определяемсреднюю активную мощность за наиболее загруженную смену:
Рсм = Ки · Рн (4.5)
где Ки – коэффициентиспользования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатациипо [15.25];
Рн – номинальная активнаягрупповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервныхэлектроприемников, кВт.
Qсм = Рсм ·tgφ (4.6)
где Qсм – средняя реактивнаямощность за наиболее загруженную смену, кВар;
tgφ – коэффициент реактивноймощности.
/> (4.7)
где /> – полная мощность засмену, кВА
Результатырасчетов заносим в таблицу «Сводная ведомость нагрузок».
Приближеннымметодом расчета осветительной нагрузки является расчет по удельным мощностям.Удельная мощность определяется в зависимости от нормы освещенности, типаисточника света, коэффициента запаса, площади помещения, расчета высоты подвесасветильников, коэффициента отражения стен и потолка и т.д.
– определяемметодом удельной мощности нагрузку осветительных устройств
по формуле:
/> (4.8)
где /> – удельная нагрузкаосветительных приемников, Вт/м²; находим по таблице [7.140], принимаемравный 17;
/> – коэффициент спросаосветительной нагрузки, согласно методическим указаниям по проектированиюпринимается равным 0,85 [6.122]
F – площадь освещаемогопомещения, м².
Так какхолодильная установка цеха 2510 состоит из компрессорной, наружной установки,операторной, то будет выбрано 9 щитков освещения и 5 щитков аварийногоосвещения машинного зала, лестничных переходов и запасных выходов.
/> кВт
/> кВт
/> кВт
/> кВт
Расчетнуюмощность увеличим на 10 – 30%, так как учитываем аварийное освещение, тогда:
/> (4.9)
/> кВт
Распределяемнагрузку по секциям.
– определяемсредней коэффициент использования группы электроприемников
Ки.ср = РсмΣ / РнΣ (4.10)
где РсмΣ, РнΣ – суммы активныхмощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт.
Ки.ср = 13198 / 16497 = 0,7
tgφ = Qсм /Рсм (4.11)
где tgφ – коэффициент реактивноймощности;
tgφ = 9898,7 / 13198 = 0,75
– определяемэффективное число электроприемников
/> – может быть определенопо упрощенным вариантам [15.25], n – фактическое число электроприемников в группе;
m – показатель силовойсборки в группе.
/>
– определяемКм = F (Ки, n э) по таблицам (графикам)[15.26].
Км = F (0,7; 13)
– определяеммаксимальную активную, реактивную и полную нагрузки:
Рм = Км ·Рсм; Qм = К¹м ·Qсм; /> (4.12)
Рм = 1,14 · 13198 = 15045,7кВт
Qм = 1 · 9898,7 = 9898,7 кВар
/> кВА
– определяемток на РУ, результат заносится в таблицу:
/> (4.13)
/> А – по 0,4 кВ
/> А – по 6 кВ
– определяемпотери в трансформаторе, результат заносится в таблицу:
ΔРт = 0,02 · Sм = 0,02 · 18009 = 360,18 кВт– по ВН
ΔQт = 0,1 · Sм =0,1·18009 = 1800,9 кВар
/> кВА;
ΔРт = 0,02 · Sм = 0,02 · 1225,4 = 24,5кВт – по НН
ΔQт = 0,1 · Sм =0,1· 1225,4 = 122,5 кВар
/> кВА
Все расчетныеданные заносим в таблицу 4.1
5. Построениекартограммы определения центра электрических нагрузок и места расположенияпитающих подстанций
Предъявляемыек системе электроснабжения требования и ее параметры зависят от мощности икатегории надежности потребителей.
Картограмманагрузок– это изображение распределения нагрузок по территории предприятия кругами,площади которых в выбранном масштабе m равны расчетным нагрузкам цехов.
Местарасположения подстанций для питания приемников выбирают в центре их нагрузок.Преобладающим типом являются комплектные трансформаторные подстанции.
РазукрупнениеТП обеспечивает значительную экономию цветных металлов затрачиваемых накабельные и воздушные линии вторичного напряжения и снижает потериэлектроэнергии за время их эксплуатации.
Определяемплощадь круга по расчетной нагрузки цеха:
/> (5.1)
где />/>радиусокружности />цеха, км;
/> мощность этого цеха(кВт);
/> масштаб нагрузки, />;
Отсюданаходим радиус круга:
/> (5.2)
При построениикартограммы нужны реактивные, полные активные и осветительные нагрузки цеховкоторые берем из «Сводной ведомости нагрузок»
Дляопределения места ТП – 31 и РП – 3 находим центр электрических нагрузок (ЦЕН)реактивной мощности. Координаты (ЦЭН) холодильной установки определяем поформуле:
/> (5.3)
/> (5.4)
где /> расчетная активнаянагрузка цеха, кВт;
/> координаты центраактивной нагрузки, км.
Все данныезаносим в таблицу 5.1 «Сводную ведомость»
Таблица 5.1 СводнаяведомостьПараметр
Холодильная
установка
Насосная
установка Компрессорная установка
Наружная
установка 0.4 кВ 6 кВ 0.4 кВ 6 кВ 0.4 кВ 6 кВ 0.4 кВ 6 кВ
/>, кВт 1401.1 18855 600 750 570.3 18105 230.8 Х, км 0,120 0,120 0,0105 0,0105 0,03 0,03 0,037 Y, км 0,06 0,06 0,052 0,052 0,01 0,01 0,037
/> 0,78 0,8 0,78 0,8 0,78 0,8 0,78
/> 0,78 0,75 0,78 0,75 0,78 0,75 0,78
/> 0,16 0,01 0,02 0,49 0,01
1. Нагенеральном плане 4 х 1 наносим центры электрических нагрузок каждой установки(рисунок 5.1), масштаб генплана />0.01 км/см
(1 клетка =2.5 м)
2. Определяеммасштаб активных нагрузок, исходя из масштаба генплана. Принимается длянаименьшей нагрузки (для наружной установки) радиус
R = 0.05 км, тогда:
/> (5.5)
/>
3.Определяется радиус для наибольшей нагрузки (насосная 0.4 кВ) по формуле (5.2):
/>
4. Дляостальных нагрузок радиусы определяются аналогично.
5. ОпределяетсяЦЭН активной нагрузки по формуле (5.3) и (5.4):
/>
/>
Месторасположения ТП-31 будет в координатах точки А (0,02; 0,006), ближе всего кцентру наибольшей нагрузки.
6. ОпределяетсяЦЭН реактивной нагрузки по формуле (5.3) и (5.4):
/>
/>
Координатыточки В (0,03; 0,01).
Все данныезаносим в таблицу 5.1 «Сводную ведомость» и на рисунок наносим координатыточек.
/>
Рисунок 5.1
6. Выбор системывнешнего электроснабжения
Электроснабжениеот энергосистем можно осуществить по двум схемам:
– схемаглубокого ввода двойной магистрали напряжением 35…220 кВ на территориюпредприятия с подключением отпайкой от обеих цепей нескольких партрансформаторов;
– схемойс одной мощной ГПП на все предприятие.
Припроектировании электроснабжения промышленных предприятий на законченныхразработкой схемах высокого напряжения должны быть показаны источники питания,распределительные пункты и трансформаторные подстанции со сборными шинами,основная коммутационная аппаратура (масляные или воздушные выключатели,реакторы), размещение устройств автоматического включения резерва (АВР), всетрансформаторы и электроприемники высокого напряжения (высоковольтныеэлектродвигатели, преобразовательные агрегаты, электропечи и др.). рядом ссоответствующими графическими обозначениями нужно указать номинальноенапряжение сборных шин, типы выключателей, номинальные токи и реактивностиреакторов, номинальные мощности и напряжения обмоток трансформаторов и схемы ихсоединения, номинальные мощности электродвигателей. Около изображений кабельныхи воздушных линий указывают их длины, а также марки и сечения кабелей, материал(медь или алюминий) и сечения проводов воздушных линий и токопроводов.
Напряжение110 кВ наиболее широко применяется для электроснабжения предприятий отэнергосистемы. Рост мощностей промышленных предприятий, снижение минимальноймощности трансформаторов на 110/6…10 кВ до 2500 кВА способствует использованиюнапряжения 110 кВ для питания предприятий не только средней, но и небольшоймощности.
Выборвоздушной линии
Устройстводля передачи или распределения электроэнергии по проводам, проложенным наоткрытом воздухе по деревянным, железобетонным или металлическим опорам, атакже стойкам или кронштейнам, установленным на мостах, эстакадах изакрепленных на них при помощи изоляторов и арматуры, называется воздушнойлинией электропередачи (ВЛ).
По рабочемунапряжению ВЛ делят на линии напряжением до 1000 В и выше, их строят нанапряжения 3, 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Сечение проводовлиний электропередачи должны быть такими, чтобы провода не перегрелись внормальном режиме, чтобы потеря напряжения в линиях не превышала установленныепределы и чтобы плотность тока в проводах соответствовала экономической.
Первоеусловие записывается в виде:
/>, /> (6.1)
/> (6.2)
Второеусловие:
/> или /> (6.3)
Третьеусловие:
/> (6.4)
где /> — экономическая площадьсечения провода, мм;
/> — расчетная сила тока, А;
/> — нормированное значение экономическойплотности тока.
Данный проектне рассматривает выбор ВЛ, так как холодильная установка цеха №2510 запитана отдействующей ГПП-2 второй промышленной зоны, которая получает питание по ВЛ-110кВ по двум одноцепным линиям электропередачи. От ГПП-2 помимо холодильнойустановки цеха №2510 запитаны следующие электроприемники: завода СПС, ТАИФ, ОЭ,Олигомеров и.т.д. Исходя из этого, нет возможности провести правильный и точныйвыбор другой воздушной линии.
Выбор числа имощности силовых трансформаторов
Правильныйвыбор числа и мощности трансформаторов имеет существенное значение длярационального построения системы электроснабжения. Число трансформаторовопределяется в зависимости от категорий потребителей. Если основную частьнагрузки составляют потребители первой и второй категории, то применяют двухтрансформаторныеподстанции.
Расчетнаямощность силового трансформатора определяется по формуле:
/> /> (6.2.1)
где /> — расчетная мощностьнагрузки, МВА;
/> — максимальная мощностьнагрузки на стороне высокого напряжения, МВА.
В настоящемпроекте проведение выбора силового трансформатора ГПП-2 экономически нецелесообразно, так как помимо холодильной установки цеха №2510 получают питаниеи другие электроприемники II промышленной зоны. Поэтому, мы выбираемдействующие силовые трансформаторы ГПП-2 с расщепленной обмоткой по стороненизкого напряжения, мощностью 63 МВА. Тип трансформатора: ТРДЦН – 63000/110/6.
Таблица 6.2.1Данные силового трансформатора
Тип
трансформатора
Uобм. ВН,
кВ
Uобм. НН,
кВ
ΔРхх,
кВт
ΔРкз,
кВт
Uк,
%
Iхх,
% ТРДЦН 63000/110/6 115 6,3/6,3 59 257 10,8 1,1
Выбор схемывнешнего электроснабжения
Схемаэлектроснабжения цеха №2510 выполнена по условию надежности I категории. Выбор этойсхемы обусловлен тем, что должна быть обеспечена бесперебойная работакомпрессорного оборудования, нарушение электроснабжения которого может повлечьза собой опасность для жизни людей и расстройство сложных технологическихпроцессов заводов II промышленной зоны.
Схемавнешнего электроснабжения холодильной установки выглядит следующим образом:линия ВЛ-110 кВ приходит на ГПП-2, где установлены два силовых трансформаторатипа ТРДЦН -63000/110/6, с которых через четыре реактора запитаны восемь секцийшин на 6 кВ. Далее по трем вводам:
– с 14ячейки II секция шин ГПП-2, 1 ввод;
– с 42ячейки IV секция шин ГПП-2, 2 ввод;
– с107ячейки Vсекция шин ГПП-2, 3 ввод; по кабельной линии 6 кВ получает питаниераспределительный пункт РП-3, нагрузка на РП-3 распределена не по двум секциямшин как обычно, а по трем, это объясняется использованием на холодильнойустановке электроприемников большой мощности. В РП-3 устанавливаем выключателитипа ВВЭ-10–31,5/1600 У3. Это вакуумный выключатель предназначен для частыхкоммутационных операций в ячейках РП, установленных в энергосистемах 3-фазноготока, частотой f =50 Гц, с изолированной или компенсируемой нейтралью, а также вшкаф управления приемниками электроэнергии промышленных предприятий.
В-выключатель;
В — вакуумный;
Э – электромагнитныйпривод;
10 – номинальноенапряжение выключателя, кВ;
31,5 –номинальный ток отключения, кА;
1600 – номинальныйток, А;
УЗ – умеренныйклимат, внутренней установки.
Электромагнитныйпривод предназначен для дистанционного и автоматического отключениявыключателей. Основной недостаток электромагнитных приводов – значительная силатока, потребляемого катушками включения (до 100 А).
7. Выборсистемы внутреннего электроснабжения
Системыэлектроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории ввидубольшой разветвленности, большого количества аппаратов должны обладать взначительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной инадежностью одновременно.
7.1 Выборчисла и мощности цеховых трансформаторов
По местунахождения – ТП выполнена встроенной в здание компрессорной, размещениетрансформаторной подстанции показано на генеральном плане.
Предварительныйвыбор числа и мощности трансформаторов производится на основание требуемойстепени электроснабжения и распределения между ними потребителей электроэнергиидо 1000 В. Электрооборудование сооружений напряжением до 1000 В относитсяко II–III категории.
Номинальнаямощность цеховых трансформаторов выбирается по расчетной мощности исходя изусловий экономичной работы трансформаторов в нормальном режиме и 40% перегрузкив послеаварийном режиме.
Таблица 7.1.1Сводная ведомость№ Максимальная нагрузка 0,4 кВ Данные 1 Активная мощность Р = 999,1 кВт 2 Реактивная мощность Q = 703,2 кВар 3 Полная мощность S = 1225,4 кВА
К установке вТП принимаем два трансформатора по 1000 кВА каждый. Тип трансформатора выбираемТМН-1000/6/0,4 [6.184]
Коэффициентзагрузки для нормального режима:
/> (7.1)
где />/>-полная мощность на стороне низкого напряжения, МВА;
/> — полная мощностьтрансформатора, МВА.
/>
Коэффициентзагрузки в послеаварийном режиме:
/>
Таблица 7.1.2Технические данные трансформатора
Тип транс-
форматора
Rт,
мОм/>
Хт,
мОм
/>Рхх,
Вт
/>Ркз,
Вт
Uкз,
%
Iхх,
% ТМН-1000/6/0,4 2 8,5 1900 10500 5,5 1,15
Расчет ивыбор компенсирующих устройств
Для выборакомпенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:
– расчетнуюреактивную мощность КУ;
– типкомпенсирующего устройства;
– напряжениекомпенсирующего устройства.
Расчетнуюреактивную мощность компенсирующего устройства можно определить из соотношения:
/> (7.2.1)
где /> — расчетная мощностькомпенсирующего устройства, кВар;
/> — коэффициент,учитывающий повышение cos/> естественным способом;
tg/> и tg/> — коэффициенты реактивноймощности до и после компенсации.
Оптимальнаявеличина коэффициента мощности (cos/>) на предприятииполучается путем компенсации реактивной мощности как естественными мерами (засчет улучшения режима работы приемников, применения двигателей болеесовершенной конструкции, устранения недогруза двигателя, трансформаторов и т.п.),так и за счет установки специальных компенсирующих устройств (генераторовреактивной мощности) в соответствующих точках системы электроснабжения.Минимально допустимая величина средневзвешенного коэффициента мощности cos/> для промышленныхпредприятий на вводах питающих предприятие, должна находиться в пределах 0,92 –0,95. [14.308]
Так как нахолодильной станции цеха №2510 установлены СД (синхронные двигатели), которые впроцессе работы генерируют реактивную мощность в сеть, компенсирующиеустройства здесь не установлены.
7.3Построение принципиальной схемы электроснабжения
с учетомвнешнего ЭСН
Электрическиесхемы являются основными электротехническими чертежами проекта, на основаниекоторых выполняют все другие чертежи, производятся расчеты сетей и выборосновного электрооборудования.
Одиночнуюмагистральную схему применяют для потребителей III категории; по этой схеметребуется меньшее количество линий и выключателей. Двойная магистральнаясхема достаточно надежна и для питания потребителей I категории, так как прилюбом повреждении на линии или в трансформаторе все потребители могут получитьэлектроэнергию по второй магистрали. Радиальная схема применяется дляпитания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. Для потребителей Iи II категорийпредусматриваются двухцепные радиальные схемы, а для потребителей III категории – одноцепныесхемы. Радиальные схемы надежнее и легче автоматизируются, чем магистральные. Смешанныесхемы – сочетают элементы магистральных и радиальных схем. Основное питаниекаждого из потребителей здесь осуществляется радиальными линиями, а резервное –одной сквозной магистралью.
В основном враспределительных сетях применяют разомкнутые схемы, отвечающие требованиямограничения токов короткого замыкания и независимого режима работы секций.
В системувнешнего электроснабжения входят линии с ячейками в их начале, питающиепредприятие электроэнергией, или отпайки от линии. Число линий определяется взависимости от категорий надежности электроснабжения потребителей ипередаваемой мощности. Широко распространены схемы с короткозамыкателями и отделителямина высшем напряжении.
Распределимнагрузку по секциям.
Таблица 7.3 СводнаяведомостьСекции
Мощность номинальная,
кВт
Итого (мощность приве-
денная), кВт
IСекция Шин 6 кВ
1. Турбокомпрессор СТМП
2. Насос центробежный
3. Трансформатор собственных нужд
4. Турбокомпрессор СТДП
IIСекция Шин 6 кВ
1. Турбокомпрессор СТДП
2. Турбокомпрессор СТМП
3. Трансформатор собственных нужд
4. Компрессор СДКП
5. Насос центробежный
IIIСекция Шин 6 кВ
1. Компрессор СДКП
2. Трансформатор собственных нужд
3. Насос центробежный
4. Турбокомпрессор
IСекция Шин 0,4 кВ ТП-31
1. Насос центробежный Н-38/3
2. Трансформатор возбуждения
3. Маслонасос
4. Электрозадвижка
5. Электрозадвижка
6. Электрозадвижка
7. Кран мостовой МК 1
МК 2.3
МК 4.5
8. Маслонасос
9. Насос центробежный
10. Сварочный пост
11. Вентилятор
12. Автовентилятор
13. Вентилятор
14. Поддув
15. Поддув
16. Насос центробежный
17. Компрессор
18. Электрозадвижка
19. Электрозадвижка
20. Электрозадвижка
21. Маслонасос
22. Маслонасос
23. ЩО
IIСекция Шин 0,4 кВ ТП-31
1. Насос центробежный
2. Трансформатор возбуждения
3. Маслонасос
4. Электрозадвижка
5. Электрозадвижка
6. Электрозадвижка
7. Насос центробежный
8. Вентилятор
9. Поддув
10. Поддув
11. Аварийный вентилятор
12. Сварочный пост
13. Насос центробежный
14. Маслонасос
15. Маслонасос
16. Электрозадвижка
17. Силовой щит КИП
18. Щит сигнализации
19. Сигнализация технологическая
20. Насос центробежный
21. Насос центробежный
22. Щит аварийного освещения
3500
250
15
3150
3150
3500
15
630
250
630
15
250
3500
200
75х2
2,2х5
5,5х4
40х9
3,0х7
13
5,5х2
4,0х2
3,0х4
22
20х3
4,0
1,1
7,5
1,1
10
2,2х3
22
1,5х4
3,5
10
4,0
0,27
80
200х2
75х2
2,2х6
5,5х2
4,0х7
3,0х4
22х3
4,0
10
1,1
0,55
20
7,5х2
4
0,27
1,5
5
2,5
1,8
2,2
5,5
30
6915
7545
4395
18855
727,5
783,6
1481,1
Определениесечений кабельных линий распределительной сети 6 кВ
Выбиратьсечение проводов линий электропередачи необходимо таким, чтобы оно былонаивыгоднейшим с экономической точки зрения, чтобы провода не перегрелись прилюбой нагрузки в нормальном режиме, чтобы потеря напряжения в линиях непревышала установленные пределы.
Кабели 6 кВпитающие РП-3, электродвигатели турбинных поршневых компрессоров и насосныеагрегаты проходят в кабельных каналах по эстакадам.
Выбор сеченияпроизводим по экономической плотности тока с учетом продолжительности максимуманагрузки (4500 ч.):
/> (7.4)
где /> — экономическая площадьсечения провода, мм²;
/> – расчетная сила тока влинии, А;
/> — нормированное значениеэкономической плотности тока, по [12.133], принимаем равной 1,7 А/мм ².
Расчетнуюсилу тока находим по формуле:
/> – для трансформатора (7.5)
/> – для двигателя (7.6)
где /> — расчетная полная мощностьнагрузки, подключенной к линии, кВА;
/> — номинальное напряжениелинии, кВ.
Например дляэлектродвигателя турбокомпрессора М-2/1:
/> А
/> мм²
По [11, 410]выбираем кабель марки АВВГ 2х3х150, с />.
Дляостального оборудования сечение кабелей находится аналогично, данные сводим втаблицу.
Таблица 7.4 Маркии сечения выбранных кабелейЭлектроприемник
Марка
кабеля
Сечения,
мм²
Длина,
м Колич-во кабелей, шт. Ток допустимый, А
1. РП-3 секция шин:
1, 2, 3 АВВГ 240 1000 12 290
2. Эл.двигатель турбокомпрессора:
М2/1, М2/2 АВВГ 150 90 4 225
3. Эл.двигатель
турбокомпрессора:
М5/1, М5/2, М5/3 АВВГ 240 120 3 290
4. Эл.двигатель
насоса:
Н38/1, Н38/2, Н38/3 АВВГ 25 150 3 70
5. Эл.двигатель
компрессора поршн.:
М53/1, М53/2 АВВГ 50 140 2 110 /> /> /> /> /> /> /> /> />
1. Проверимвыбранную кабельную линию 6 кВ, идущую к электродвигателю компрессора понагреву длительно допустимым током:
/>/>/>/> (7.5)
где /> – суммарная полнаямощность на ВН, кВА;
/> А
По условию /> выбранное сечениекабельной линии нас удовлетворяет, так как 337 А
Для кабельныхлиний 6 кВ идущих к другим электроприемникам проверку проводим аналогично иделаем вывод: выбранные сечения удовлетворяют условию />
2. Проверкусечения кабелей 6 кВ по термической устойчивости к токам КЗ проводится послерасчета токов короткого замыкания (часть 9)
3. По потеринапряжения сечения выбранных кабельных линий не проверяются, так как длиналиний менее одного километра. [12.133]
7.5 Выборсборных шин 6 кВ
Впромышленных предприятиях с увеличением их мощности и ростом плотностиэлектрических нагрузок появилась необходимость передавать в одном направлениитоки 2000–5000 А и более на напряжения 6–20 кВ. В этих случаях целесообразноприменять специальные мощные шинопроводы, которые имеют преимущества передлиниями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей.Преимущества эти следующие:
– большаянадежность;
– возможностьиндустриализации электромонтажных работ;
– доступностьнаблюдения и осмотра шинопроводов в условиях эксплуатации.
На решениевопроса о применении мощных шинопроводов может оказать влияние также характергенерального плана предприятия.
Враспределительном пункте РП-3 холодильной установки расположено 3 секции шин,длина каждой составляет 15 метров. Принимаем сдвоенные медные шиныпрямоугольного сечения 120 х 12 мм, ток допустимый равен />. Проверку сборных шинбудем проводить в другом разделе (9.1)
7.6 Расчетраспределительной сети 0,4 кВ
В цеховыхсетях различают питающую и распределительную сети. Линии цеховой сети,отходящие от цеховой трансформаторной подстанции или вводного устройства,образуют питающую сеть, а линии, подводящие энергию от шинопроводов илираспределительных пунктов непосредственно к электроприемникам –распределительную сеть.
Проводимрасчет распределительной сети 0,4 кВ. рассмотрим участок I секции шин.
1. Составляемрасчетную схему электроснабжения до электроприемников, подключенных к ШР-1. насхему наносим известные данные.
2.Рассчитываются и выбираются автоматы защиты типа ВА.
– Линия Т1-ШНН,1SF, линия до первой секциишин (IСШ)
/> (7.6.1)
где /> – ток в линии сразу послетрансформатора, А;
/> — номинальная мощность трансформатора,кВА;
/> — номинальное напряжениетрансформатора, кВ
/> А
/>; /> А
где /> — номинальный ток автомата,А;
/> — номинальный токрасцепителя, А;
По [15. 185]выбирается автомат ВА-53–43
/>; />;/>; />; />; />
– Линия I секция шин, А II/1, линия с 1РПО (одинэлектроприемник). По (7.6)
/>
/>
По [15.185]выбирается автомат ВА-51–35
/>; />;/>; />; />; />
– Линия I секция шин, А II/2, линия с группойэлектроприемников, 1ШР
/>
/>
По [15.185]выбирается автомат ВА-55–39
/>; />;/>; />; />; />
– Линия I секция шин, насос Н 38/3
/>
/>
По [15.185]выбирается автомат ВА-51–39
/>; />;/>; />; />; />
3. Выбираютсялинии электроснабжения с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:
/> (7.6.2)
где /> – допустимый токпроводника, А;
/> — коэффициент защиты.Принимаем его равным 1, в помещениях с нормальной зоной опасности по [15.43].По [11.410] для прокладки в воздухе при отсутствии механических поврежденийвыбирается кабель марки АВВГ.
– Линияс А II/1, с одним электроприемником:
/>
Выбираемкабель АВВГ 70, />
– Линияс 1SF
/>
Выбираемкабель АВВГ 2 х 800, />
– Линияс А II/2, с группой электроприемников:
/>
Выбираемкабель АВВГ 2 х 185, />
– Линия1СШ, насос Н 38/3
/>
Выбираемкабель АВВГ 3 х 185, />
4. Все данныепо выбранным автоматическим выключателям и по кабелям заносим в таблицы.Проверку элементов цеховой сети проводим в разделе 10.1.
8. Расчет осветительнойустановки
Сетиэлектрического освещения характеризуются большой разветвленностью ипротяженностью. ПУЭ предусматривают три системы освещения (общее, местное икомбинированное) и два вида освещения (рабочее и аварийное).
Рабочее освещение создаеттребуемую по нормам освещенность, обеспечивая этим необходимые условия работыпри нормальной эксплуатации. При отключении рабочего освещения аварийное должнодавать возможность в одних помещениях продолжать работу при сниженнойосвещенности (аварийное освещение для продолжения работы), в других безопасновыйти людям из помещения (эвакуационное аварийное освещение).
Аварийноеосвещение для продолжительной работы предусматривают для помещений и на открытыхплощадках, отсутствие света может быть причиной взрыва, пожара, или привести кдлительному нарушению технологического процесса или вызвать опасностьтравматизма в местах большого скопления людей.
Основноетребование ПУЭ к расчету электрического освещения заключается в выборе такойплощади сечения провода, при которой отклонения напряжения на источниках светанаходятся в допустимых пределах. Допустимое отклонение напряжения согласно ПУЭ,составляет – 2,5…+5%.
Расчетнаяреактивная нагрузка осветительных установок определяется по формуле: Qр, он = Рр, он · tg φ, где tg φ соответствует cos φ осветительнойустановки.
Светильники слюминисцентыми лампами, обычно, поставляются с конденсаторами, предназначеннымидля индивидуальной компенсации реактивной мощности. Их cos φ составляет 0,92 –0,95. Светильники с лампами типа ДРЛ, как правило, не имеют индивидуальнойкомпенсации реактивной мощности, их cos φ составляет 0,5 –0,65.
В качествеэлектрических источников света на рассматриваемой холодильной установкииспользуются люминесцентные лампы и лампы накаливания. Чаще всеголюминесцентные лампы на предприятиях используются как основной источник света,обеспечивающий нормальную работу производства.
Дуговыертутные лампы типа ДРЛ являются лампами высокого давления с исправленнойцветопередачей. Исправление цветопередачи ртутного разряда в них достигаетсялюминифором, нанесенного на внутреннюю поверхность колбы лампы.
Применяютсячетырех электродные лампы ДРЛ на напряжение 220 В мощностью 250, 400, 700, 1000и 2000 Вт. Их световая отдача 44 лм / Вт (250 Вт)… 60 лм / Вт (2000Вт), продолжительность горения 10 тыс. ч у лампы мощностью 2000 Вт. Температураокружающего воздуха мало влияет на световой поток, но при температуре – 30ºСи ниже зажигание лампы становится затруднительным.
Достоинствамиламп ДРЛ являются:
– высокаясветовая отдача (до 55 лм / Вт);
– большой срокслужбы (10000 ч);
– компактность;
– некритичностьк условиям внешней среды.
Например,рассмотрим освещение насосной установки, входящей в состав цеха №2510.
Освещениевыбираем лампами ДРЛ-250. Основные технические данные заносим в таблицу 8.1
Таблица 8.1 Техническиеданные лампы ДРЛ-250.
Тип
лампы
Мощность,
Вт
Напряжение
на лампе,
В
Ток лампы,
А
Размер,
мм Рабочий Пусковой D L ДРЛ-250 250 130 2,15 4,50 91 227
Распределяемлампы равномерно в 2 ряда.
/> (8.1)
где /> — удельная мощность, Вт/м²;
/> — коэффициент для лампДРЛ, равен 0,15 [12. 31]
/> — нормированнаяосвещенность, Лк;
/> — коэффициент запаса,равен 0,85 [12. 31]
/> (8.2)
где /> — площадь освещаемогообъекта, м²;
/> – ширина и длинаобъекта, м.
/> м²
/> Вт/м²
Находиммощность освещения:
/> (8.3)
где /> — мощность освещения, Вт.
/> Вт
Количестволамп ДРЛ будет:
2388,7/250=9,7 шт. или 10 штук. То есть, по 10 штук в 2 ряда.
Остальноеосвещение рассчитываем аналогично.
Дляобеспечения аварийного освещения на случий прекращения основного прменим восемьламп накаливания по 200 Вт типа В3Г. Помещение относится к категориивзрывоопасности В – Iа.
Действеннымсредством экономии электроэнергии в осветительных сетях является применениерациональных систем автоматического управления освещением в течении суток иограничения повышенных уровней напряжения на зажимах источника света.
9. Расчеттоков короткого замыкания в сети высокого напряжения
В системетрехфазного переменного тока могут возникнуть непредусмотренные соединенияпроводников двух или трех фаз между собой или на землю, называемые короткимизамыканиями.
Этопроисходит при набрасывании проводника на воздушную линию, при повреждениикабеля, падении поврежденной опоры воздушной линии со всеми проводами на землю,перекрытии фаз животными и птицами, обрыве проводов и так далее.
Рассчитатьтоки короткого замыкания – это значит:
– порасчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;
– рассчитатьсопротивления;
– определитьв каждой выбранной точке 3-фазные, 2-фазные и 1-фазные токи короткого замыкания,заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».
1.Составляется схема замещения и нумеруются точки короткого замыкания всоответствии с расчетной схемой.
2.Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.
– Длясистемы: за базисную мощность /> принимаем мощностьсистемы, т.е. 100 МВА.
Номинальныйток системы, относимый к напряжению 6,3 кВ:
/> (9.1)
где /> – заданная базиснаямощность, МВА;
/>– базисное напряжениесистемы, кВ.
/>
Приводим всесопротивления к базисной мощности.
/> (9.2)
/> (9.3)
где /> — индуктивное и активноесопротивления системы;
/> — удельные индуктивное иактивное сопротивления;
/> — протяженность линии.
/>; />
Данные по />берем из [15.62]
а)сопротивление кабельной линии ГПП – РП3. Активное сопротивление одногокилометра кабельной линии определяем по формуле:
/> (9.4)
где /> – удельная проводимостьпроводов, равная 32 м / Ом ·мм², по [15.60];
/> — сечение проводов однойфазы (240 мм²);
/>
Активноесопротивление кабельной линии:
/> (9.5)
где />-длина кабельной линии, км.
/>
б) реактивноесопротивление кабельной линии:
/> (9.6)
где />= 0,077 Ом/км [15. 62]
/>,/> — активное и реактивноесопротивления 1 км кабельной линии.
/>
в) величинупереходного сопротивления контактов автомата не учитываем, так как онаотносительно мала.
1) определяемток короткого замыкания в точке К1:
/> (9.7)
/>
активноесопротивление линии:
/> (9.8)
/>
Находимполное сопротивление кабельной линии:
/>
Ток короткогозамыкания в точке К1:
/> (9.9)
/>
Определяемударный ток короткого замыкания:
/> (9.10)
где /> – ударный коэффициент,равный 1 при более удаленных точках [15.62]
/>
При короткихзамыканиях в удаленных от электростанций сетях принимается допущение: />, тогда />
2) Определяемкороткое замыкание в точке К2. Суммарное сопротивление цепи КЗ равно:
/> (9.11)
/>
/>
Активноесопротивление цепи короткого замыкания равно:
/> (9.12)
Так каксечение провода одинаковое с кабельной линией КЛ 1, то />
/>
/>
Находимполное сопротивление кабельной линии:
/>
Ток короткогозамыкания в точке К2:
/>
Определяемударный ток короткого замыкания:
/>
выполняетсядопущение: />
3) Все данныезаносим в таблицу 9.1:
Таблица 9.1Сводная ведомость токов короткого замыканияТочки КЗ
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> К1 0,68 0,32 0,75 1 12,1 17,1 12,1 К2 0,72 0,34 0,79 1 11,5 16,3 11,5
/>
9.1 Выбор ипроверка токоведущих частей и аппаратов по токам КЗ
на стороневысокого напряжения
Выбранноеэлектрооборудование должно:
• соответствоватьусловиям окружающей среды;
• иметьноминальные параметры, удовлетворяющие условиям работы в нормальном режиме ипри коротком замыкании;
• отвечатьтребованиям технико-экономической целесообразности.
а) Выключатели.
Проверяемвыключатели типа ВВЭ-10–31,5/1600 У3 [15. 77]. Это вводные выключатели ГПП –РП3. Расчетные параметры, номинальные данные, условия выбора и проверки выключателейприведены в таблице 9.1.1.
Таблица 9.1.1Выбор и проверка выключателей 6 кВПараметры
Усл.
обозн.
Един.
измер. Условия выбора
Данные выклюю-
чателя
Дополнител.
сведения Расчет. Катал.
Выбор:
1. Напряжение номинальное
2. Ток номинальный
Uн
Iн
кВ
А
Uнв ≥ Uну
Iнв ≥ Iну 6
10
1600
ВВЭ-10–31,5/
1600 УЗ
Проверка:
1. Ток отключения
2. Мощность отключения
3. Амплитуда тока ударного
сквозного
4. Предельный ток терми-
ческой стойкости
Iн.отк
Sн.отк
iск
Iтс
кА
МВА
кА
кА
Iн.отк ≥ Iр.отк
Sн.отк ≥ Sр.отк
iск ≥ iу
Iтс ≥ Iр.тс
9,3
96,5
13,1
5,4
31,5
544,95
80
10
Откл.спо-сть
Динамич.стой-
кость
Термич.стой-
кость
Определяемрасчетные данные и заносим в таблицу:
– Токкороткого замыкания на ВН
/> (9.1.1)
/> кА
/>
/> кА
/>; /> кА
– Отключающаяспособность
/> кА
/> (9.1.2)
/> МВА
/> (9.1.3)
/> МВА
– Токтермической стойкости
/> (9.1.4)
где /> — время действия короткогозамыкания фактическое, равное 1 сек. [15.76];
/> — время действиятермической стойкости равное 3 сек. [15.77]
/> (кА)
Условиявыбора выполнены. Все данные выбранных выключателей заносим в таблицу 9.1.2
б) Шины.
Шинывыбираются по току, напряжению, условиям окружающей среды, их проверяют натермическую и динамическую устойчивость.
Находимминимальную площадь сечения шины по термической устойчивости:
/> (9.1.5)
где /> — сила установившегося токакороткого замыкания, кА;
/> — приведенное времякороткого замыкания, в течении которого установившейся ток КЗ /> выделяет то же количествотеплоты, что и действительное время;
/> — термическийкоэффициент, соответствующий разности выделенной теплоты в проводнике до ипосле короткого замыкания; для медных шин
С = 171, по[12.205]
Выбираеммедную шину 120 х12 мм, Iдоп = 4100 А, расположение шины – «ребро». [12.205]
/> мм²
/> [C.202] Динамическаяустойчивость характеризуется допустимым механическим напряжением для данногометалла шин на изгиб.
/> (9.1.6)
где /> — сила ударного тока, кА;
/> – расстояние междуопорными изоляторами, см; равное 900 мм;
/> — расстояние между осямишин смежных фаз, см; равное 250 мм;
W – момент сопротивления,см³.
/> М·Па
/> (9.1.7)
где b – толщина полосы, см;
h – ширина (высота) шины,см.
/> см³
Допустимоенапряжение в металле шин:
/> М·Па /> 140 ≥3,39
Условиевыполняется
в) Кабель.
Кабеливыбирают по току, напряжению, способу прокладки, в зависимости от окружающейсреды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании по формуле(9.1.5). Для кабеля с алюминиевыми жилами С = 85.
Проверяемкабель марки АВВГ напряжением 6 кВ, сечением 240 на термическую устойчивость ктокам короткого замыкания. />
/> кА , /> с, С= 85
/> мм²
Сечениеданного кабеля удовлетворяет установившемуся току короткого замыкания />. Выбор выполнен правильно.
г) Изоляторы.
Изоляторыслужат для крепления проводов и шинных конструкций и для изоляции их отзаземленных частей. Изоляторы изготавливают из фарфора или стекла.
Изоляторывыбирают по номинальному напряжению и току, типу и роду установки и проверяютна разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания. При установкешины на «ребро» допустимое усилие на изолятор Р доп = 0,4 ·Рр.
Выбираемизолятор типа ИО 6–0,75 УЗ по [11.308]
д) Реакторы.
Реакторыприменяют как устройства, ограничивающие силу тока короткого замыкания и силупусковых токов мощных электродвигателей. Если в электрическую цепь включитьдобавочное электрическое сопротивление (т.е. реактор), сила тока короткогозамыкания в цепи за реактором будет уменьшена. В цепи со сниженным значениемсилы тока короткого замыкания можно устанавливать более дешевые выключатели спониженной отключающей способностью. В этом и состоит назначение реактора вэлектрических сетях.
Реакторывыбирают по силе расчетного тока линии и заданной силе допустимого токакороткого замыкания. Расчетное сопротивление реактора определяется по формуле:
/> (9.1.8)
где /> – сопротивление реактора,которое необходимо включить в данную цепь, чтобы снизить силу тока короткогозамыкания до заданного значения Iк.доп;
Iн.р – сила номинального токареактора по каталогу, близкая силе тока в цепи;
Iк.доп – сила допустимого токакороткого замыкания.
Например, длядвигателя М 5/1:
Iр = 3150/1,73·6 = 303 А
Требуетсяснизить силу тока короткого замыкания до Iк = 11,5 кА. По каталогувыбираем реактор с Iн.р = 630 А. Его сопротивление должно быть не меньше: />.
По каталогунаходим реактор бетонный, типа РБ 10–630 с Uн =10 кВ, хр =6%
[11. 340].Конструктивно реактор представляет собой катушку индуктивности без стальногосердечника. Несколько десятков витков изолированного провода или шин,закрепленных в бетонных распорках и устанавливаемых на изоляторах, составляютреактор.
Таблица 9.1.2Данные выбранных выключателей
Позиция
выключателя
Тип
выключателя Технические данные выключателя
/>,
А предельные
/>,
сек
/>.
кА
/>,
сек
/>, кА
/>, кА
1. РП – 3
Секции 1,2,3:
Q1, Q2, Q3
СВВ 1/2
СВВ 2/3 ВВЭ 10–31,5/1600 УЗ 1600 80 31,5 3 31,5 0,055
2. Секция шин 1
SF1, SF2, SF4
Секция шин 2
SF5, SF6, SF7,
SF8, SF10
Секция шин 3
SF13, SF15 ВВЭ 10–20/1000 УЗ 1000 52 20 3 20 0,055
3. Секция шин 1
SF3
Секция шин 2
SF9, SF11
Секция шин 3
SF12, SF14 ВВЭ 10–20/630 УЗ 630 52 20 3 20 0,055
10. Расчеттоков короткого замыкания в сети низкого напряжения
Согласно ПУЭсилы токов короткого замыкания рассчитываются в тех точках сети, при короткомзамыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболеетяжелых условиях. Для вычисления силы токов короткого замыкания составляетсярасчетная схема, на которую наносятся все данные, необходимые для расчета, иточки, где следует определить токи короткого замыкания.
Схемазамещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементызаменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки короткогозамыкания выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемнике.Точки короткого замыкания нумеруются сверху вниз, начиная от источника.
1. Составляемсхему замещения (рисунок 10.1) и нумеруем точки короткого замыкания всоответствии с расчетной схемой.
2. вычисляемсопротивления элементов и наносим на схему замещения.
– Длясистемы:
/> (10.1)
где /> – ток системы, А;
/> — полная мощностьтрансформатора, кВ·А;
/> — напряжение системы, кВ.
/> А
Данные длятрансформатора берем по таблице 1.9.1 [15.60]
Rт = 2 мОм, Хт = 8,5 мОм, Zт = 81 мОм
Данные дляавтоматов берем по таблице 1.9.3 [15.60]
1SF R1SF = 0.1 мОм Х1SF = 0.1 мОм RII1SF = 0.15 мОм
АII/2 R А II/2=0,15 мОм Х А II/2= 0,17 мОм RII А II/2= 0.4 мОм
А1 RА1 = 0,4 мОм ХА1 = 0,5 мОм RII A1 = 0,6 мОм
– Длякабельной линии КЛ 1
Данные длякабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]
КЛ 1: /> />
Так как всхеме один кабель, то:
/>
/>
/>
– Длякабельной линии КЛ 2
Данные длякабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]
КЛ 2: /> />
Так как всхеме два параллельных кабеля, то:
/>
Rкл2=/>
/>
– Длякабельной линии КЛ 3
Данные длякабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]
КЛ 3: /> />
Так как всхеме один кабель, то:
/>
/>
/>
– Дляшинопровода
Данные дляшинопровода берем по таблице 1.9.7 [15.60]
/> />
/> />
/>
/>
Для ступенейраспределения берем данные по таблице 1.9.4 [15.60]
Rc1 = 20 мОм Rc2 = 25 мОм
3. Упрощаемсхему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках междуточками короткого замыкания и наносим на схему (рисунок 10.3).
Rэ1 = Rкл1 + Rт + R1SF + RII1SF + Rc1 (10.2)
Rэ1 = 28,1 + 2 + 0,1 + 0,15 +20 = 50,35 мОм
Хэ1 = Хкл1 + Хт + Х1SF (10.3)
Хэ1 =2,8 + 8,5 +0,1 = 11,4мОм
Rэ2 = RАII/2 + RIIA/2 + Rкл2 + Rш + Rc2 (10.4)
Rэ2 = 0,15 + 0,4 + 0,425 + 0,42+ 25 = 26.39 мОм
Хэ2 = ХАII/2 + Хкл2 + Хш (10.4)
Хэ2 = 0,17 + 0,4 + 0,42 =0,99 мОм
Rэ3 = RА1 + RIIA1 + Rкл3 (10.5)
Rэ3 = 0,4 + 0,6 + 40,5 = 41,5мОм
Хэ3 = ХА1 + Хкл3 (10.6)
Хэ3 = 0,5 + 12 = 12,5 мОм
4. Вычисляемсопротивления до каждой точки короткого замыкания и заносим данные в «Своднуюведомость».
Rк1 = Rэ1 = 50,35 мОм Хк1 = Хэ1 = 11,4 мОм
/> (10.7)
/> мОм
Rк2 = Rэ1 + Rэ2 = 50,35 + 26,39 = 76,74мОм
Хк2 = Хэ1 + Хэ2 = 11,4 + 0,99 = 12,39 мОм
/> мОм
Rк3 = Rк2 + Rэ3 = 76,74 + 41,5 = 118,2мОм
Хк3 = Хк2 + Хэ3 = 12,39 + 12,5 =24,89 мОм
/> мОм
Rк1/ Хк1 = 50,35/11,4 = 4,4
Rк2/ Хк2 = 76,74/12,39 = 6,2
Rк3/ Хк3 = 118,2/24,89 = 4,74
5. Определяемкоэффициент Ку и q />
/> (10.8)
где Ку – ударный коэффициент,равный 1 [15.59]
/> (10.9)
где q – коэффициентдействующего значения ударного тока
/>/>
/>
/>
/> /> />
6. Определяемтрехфазные и двухфазные точки короткого замыкания и заносим в «Своднуюведомость».
/> (10.10)
/> кА
/> кА
/> кА
/> (10.11)
где /> – действующее значениеударного тока, кА
/> кА
/> кА
/> кА
/> (10.12)
/> кА
/> кА
/> кА
/> (10.13)
/> кА
/> кА
/> кА
Таблица 10.1Сводная ведомость токов КЗ
Точка
КЗ
Rк,
мОм
Хк,
мОм
Zк,
мОм Rк / Хк, Ку q
/>,
кА
/>,
кА
/>,
кА
/>,
кА
Zп,
мОм
/>,
кА К1 50,35 11,4 51,62 4,4 1 1 4,48 6,32 4,48 3,87 20 5,47 К2 76,74 12,39 77,73 6,2 1 1 2,82 3,98 2,82 2,43 46,7 2,98 К3 118,2 24,89 120,79 4,74 1 1 1,81 2,55 1,81 1,56 129,9 1,4
7.составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рисунок 10.2) иопределяются сопротивления.
/>
Рисунок 10.2
Для кабельныхлиний:
Хпкл2 = х0п · L кл2 = 0,15 · 5 = 0,75 мОм
R пкл2 =2 r0 · L кл2 = 2 · 0,085· 5 = 0,85 мОм
R пш = r0 пш · Lш = 0,42 · 2 = 0,84 мОм
Х пш =х0 пш · Lш = 0,42 · 2 = 0,84 мОм
R пкл3 =2 r0 · L кл3 = 2 · 0,27· 150 = 81 мОм
Хпкл3 = х0п · L кл3 = 0,15 · 150 = 22,5 мОм
Z п1 = 20 мОм
R п2 = Rс1 + R пкл2 + R пш + Rс2 = 20 + 0.85 + 0.84 + 25 =46.69 мОм
Хп2 = Хпкл2 + Х пш = 0,75 + 0,84 = 1,59 мОм
Z п2 = /> мОм
R п3 = R п2 + R пкл3 =46,69 + 81 = 127,7 мОм
Хп3 = Хп2 + Хпкл3 = 1,59 + 22,5 = 24,09мОм
Z п3 =/> мОм
/>= 0,23·10³/ (15 + 81/3) = 5,47 кА
/> = 0,22·10³/(46,7 + 81/3) = 2,98 кА
/> = 0,22·10³/(129,9 + 81/3) = 1,4 кА
Результатырасчета токов короткого замыкания представлены в «Сводной ведомости токов КЗ»,таблица 10.1.
10.1 Проверкаэлементов цеховой сети
Дляуменьшения последствий аварий в электрической сети при коротких замыканияхнеобходимо обеспечить быстрое отключение поврежденного элемента сети, выбиратьаппаратуру таким образом, чтобы она была устойчивой при кратковременномвоздействии тока короткого замыкания.
Аппараты защитыпроверяют на:
– надежностьсрабатывания;
– отключающуюспособность;
– отстройкуот пусковых токов.
1. Согласноусловиям по токам короткого замыкания автоматы защиты проверяются:
а) наотключающуюся способность
1SF: /> 31 > 1,41·4,48 кА
АII/2: /> 25 > 1,41·2,82 кА
А1: /> 12,5 > 1,41·1,81 кА
Автоматы прикоротком замыкании отключаются не разрушаясь.
б) нанадежность срабатывания
1SF: /> 3,87 ≥ 3·1,28 кА
АII/2: /> 2,43 ≥ 3·0,4 кА
А1: /> 1,56 ≥ 3·0,16 кА
Надежностьсрабатывания автоматов обеспечена.
в) наотстройку от пусковых токов. Учтено при выборе К0 для I у(кз) каждого автомата.
I у(кз) ≥ Iп для электродвигателя
I у(кз) ≥ Iпик для распределительногопункта
2. Согласноусловиям проводники проверяются:
– натермическую стойкость
КЛ 2 (1СШ– 1ШР)
/>; 2 х 185 >40,4 мм²
/> (10.1.1)
где /> – термический коэффициент,для алюминия равный 11 [15.72];
/> мм²
/> — приведенное времядействия токов короткого замыкания, равный 1,7 (1 ступень) [15.72];
КЛ 3 (1ШР– Трансформатор М2/1)
/>; 120 > 18,9 мм²
/> мм²
Потермической стойкости кабельные линии удовлетворяют.
– насоответствие выбранному аппарату защиты. Учтено при выборе сечение проводника />
220 А >1·1,25·160 = 200 А 220 А > 200 А
3. Согласноусловиям шинопровод проверяется:
– надинамическую стойкость:
/> (10.1.2)
где /> – допустимое механическоенапряжение в шинопроводе, Н/см²;
/> – фактическоемеханическое напряжение в шинопроводе, Н/см².
Для медныхшин /> Н/см, [15.70]
/> (10.1.3)
/> (10.1.4)
где Ммакс – наибольшей изгибающеймомент, Н·см;
W – момент сопротивлениясечения, см³;
l – длина участка, км;
/> — максимальное усилие нашину, Н.
Моментсопротивления находим по формуле [15.69]:
W = b·h²/6
Так как Lш = 2 м (расстояние отначала ответвления), то достаточно иметь один пролет l = 3 м, тогда:
/> (10.1.5)
где l – длина пролета междусоседними опорами, см;
а –расстояние между осями шин, см;
iу – ударный ток короткогозамыкания, трехфазный, кА.
/> Н
/> см³
Ммакс = 0,125 · 83,6 · 3 · 10²= 3135 Н·см
/> Н/см
(14·10³)/> (0,591·10³)
Шинопроводдинамически устойчив.
– натермическую стойкость:
Sш ≥ Sш.тс (10.1.6)
где Sш – фактическое сечениешинопровода, мм²;
Sш.тс – термическистойкое сечение шинопровода, мм²;
Sш = b·h = 5·80 = 400 мм²
/> мм²
где /> = 6 = для меди [15.70]
(400 мм²)Sш ≥ Sш.тс (22 мм²)
Шинопроводтермически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев прикоротком замыкании до 200ºС.
11.Релейная защита цехового трансформатора
В условияхэксплуатации возможны повреждения отдельных элементов системы электроснабжения.
Релейнойзащитойназывают комплект специальных устройств обеспечивающий автоматическоеотключение поврежденной части электрической сети, установки.
Релейнаязащита и автоматика должны удовлетворять ряду требований, основными из которыхявляются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.
Под селективностьюпонимается свойство релейной защиты, действующей на отключение, избиратьповрежденный участок и отключать только его. Под чувствительностью релейнойзащиты понимается ее способность реагировать на возможные повреждения вминимальных режимах системы электроснабжения, когда изменение воздействующейвеличины (величина, на которую реагирует защита) будет минимальным. В релейнойзащите под надежностью понимают свойство устройств выполнять заданныефункции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах втечение требуемого промежутка времени. Быстрое отключение КЗ уменьшаетразмеры разрушения изоляции и токоведущих частей токами КЗ в месте повреждения,уменьшает вероятность несчастных случаев, и т.д.
Максимальнойтоковой называют защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепипревышает значение, равное максимальному рабочему току этой цепи. Эта защитаявляется наиболее надежной, дешевой и простой по выполнению. Ее применяют длязащиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов,трансформаторов, высоковольтных электродвигателей.
Цеховыетрансформаторы защищают при следующих повреждениях и ненормальных режимах:
– примеждуфазных КЗ в обмотках одной фазы;
– примеждуфазных КЗ в обмотках и на выводах;
– призамыкании на землю;
– привнешних КЗ;
– приперегрузке;
– припонижении уровня масла.
Для цеховоготрансформатора типа ТМН выбираем типы защиты и определяем токи срабатываниязащит и реле цехового трансформатора.
Рассмотримзащиту цехового трансформатора ТП-31 при междуфазных КЗ в обмотках и на выводахвысокого напряжения, при внешних КЗ, при однофазных КЗ и при перегрузе. ТМН1000/6/0,4
U1т ном /U2т ном = 6 /0,4 кВ;
I1 ном = S //> ·U1т ном (11.1)
I1 ном = 1000/1,73·6 = 96,3 А
I2 ном = S //> ·U2т ном (11.2)
I2 ном = 1000/1,73·0,4 = 1445 А
Sт ном = 1000 кВА
1. Защитатрансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах.
Для защитыподобного рода принимаем токовую отсечку без выдержки времени с использованиемтокового реле типа РТ – 40. Токи срабатывания и реле определяем по формулам:
I с.з.= Кн · I к.макс (11.3)
I с.з = 1,4·1750 = 2450 А
где Кн – коэффициент надежностиучитывает погрешности работы реле и трансформатора тока, возможныекратковременные перегрузки в цепи и неточности расчетов Кн = 1,4 [15.81]
I к.макс – номинальный токтрансформатора в первичной обмотке, А;
Uк% – напряжение КЗтрансформатора;
/> – ток 3-хфазного КЗ, кА.
I к.макс = />= I1т ном /Uк% ·100 (11.4)
I к.макс = 96,3·100/ 5,5 = 1750 А
Токсрабатывания реле:
Iср = Кс.х · Iс.з / Ктт (11.5)
где Кс.х – коэффициент схемыпредставляет собой отношение тока в обмотке реле к току во вторичной обмотке ТТв нормальном режиме.
Ктт – коэффициенттрансформации ТТ.
Iср = 1·2450 /(150/5) = 81,6А
Выбираем релетока РТ – 40/100
2. Защитатрансформатора при внешних КЗ.
Для защитытрансформатора при внешних КЗ и резервирования токовой отсечки и газовой защитыпринимаем МТЗ с выдержкой времени. Токи срабатывания защиты и реле находим поформулам:
Iс.з = Кн · Кс.х · I1т ном /Кв · Ктт (11.6)
Кв – коэффициент возврататокового реле, равный 0,8;
Кн – коэффициент надежностиравный 1,2;
Кс.х – коэффициент схемы,равный 1 при соединении ТТ «звездой», [15.81]
Iс.з = 1,2·1· 96,3/0,8·(150/5) = 14,5 А
Принимаемреле тока РТ – 40/20
Коэффициентчувствительности защиты определяем при 3-хфазном коротком замыкании затрансформатором на стороне НН.
Кч = I к.макс/ Iс.з · Ктт (11.7)
Кч = 1750/14,5· 60 = 2,03
Выдержкувремени МТЗ трансформатора выбирают из условия избирательности на ступень Δt выше наибольшей выдержкивремени защит присоединений tпр питающихся от трансформатора, т.е.:
tмтз = tпр + Δt (11.9)
tмтз = 0.5+ 0.5 = 1.0 сек
3. Защитацехового трансформатора при перегрузе.
Для защитыцехового трансформатора при перегрузе принимаем МТЗ трансформатора, выполняемуюс помощью одного токового реле, включенного на фазный ток и действующую насигнал с выдержкой времени. МТЗ отстраиваем от номинального токатрансформатора.
Токисрабатывания защиты и реле определяем по формуле (11.7):
Iс.р = 1·96,3/ (150/5) = 3,21А
Выбираемтоковое реле РТ-40/6
Выдержкувремени МТЗ от перегруза в этом случае выбирают больше выдержки времени защитытрансформатора от КЗ. Принимаем tпер = 5 сек.
4. Защитацехового трансформатора при однофазных КЗ в обмотках и на выводах НН.
Для этойзащиты применяем токовую защиту нулевой последовательности. Защиту выполняем спомощью одного токового реле типа РТ – 40, включенного на ТТ, установленый вцепи заземления нейтрали цехового трансформатора. Защита действует наотключение, с выдержкой времени, выключателя ВН.
В релепротекает полный ток однофазного короткого замыкания. Токи срабатывания защитыопределяем по формулам:
Iс.р = Ic.з / Ктт /> (11.10)
где Iотс – ток отстройки отнебаланса равный 1800 А
Iс.з = 2400 / 1500/5 = 16 А
Принимаемреле тока РТ – 40/20.
Коэффициентчувствительности при однофазном КЗ на выводах трансформатора:
/>
где /> кА – минимальный токоднофазного КЗ на шинах НН для цехового трансформатора с соединением обмоток Δ/ Υ0.
12. Расчетзаземляющего устройства
Многие частиэлектроустановок, не находящиеся под напряжением (корпуса электрических машин,кожухи трансформаторов, осветительная арматура, привода и кожухи электрическихаппаратов, каркасы распределительных шкафов и щитов управления, металлическиеоболочки кабелей и кабельные муфты, стальные трубы электропроводок и т.п.)могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасностьпоражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним.Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям должно защитноезаземление.
Заземление снижаетпотенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки,оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасного значения.
Защитныедействия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека присоприкосновении с корпусом машины, оказавшемся под напряжением. Сопротивлениезаземляющих устройств для электроустановок при различных напряжениях должноприниматься в соответствии с нормами ПУЭ.
Рассчитатьзаземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках с изолированной нейтралью – этозначит:
– определитьрасчетный ток замыкания на землю и сопротивление ЗУ;
– определитьрасчетное сопротивление грунта;
– выбратьэлектроды и рассчитать их сопротивление;
– уточнитьчисло вертикальных электродов и разместить их на плане.
1.Характеристика установки: Uн = 0,4 кВ. Наибольший ток через заземление при замыканиях на землюна стороне 0,4 кВ составляет 4,48 кА
2. Периметрнасосной Р = 85 м
3. В качествевертикальных электродов выбираем уголок (размеры сторон 60 х 60 мм²)длиной 2 метра, который погружаем ниже уровня земли на 0,7 метров. В качествегоризонтальных электродов выбираем полосы 40 х 4 мм², приваренные кверхним концам уголков.
4. Грунт вместе сооружения насосной – суглинок (удельное сопротивление суглинка 100 Ом·м;климатическая зона – III).
5. В качествеестественных заземлителей насосной используем ее железобетонные конструкции,имеющие надежное соединение с землей и с сопротивлением растеканию 0,8 Ом.
Используяисходные данные, рассчитаем заземляющее устройство.
а) Длястороны 0,4 кВ в соответствии с ПУЭ наибольшее допустимое сопротивлениезаземляющего устройства для электроустановок до 1кВ и с токами замыкания наземлю ≥ 500 А составляет Rз = 0,5 Ом.
б)Сопротивлениеискусственного заземлителя рассчитываем с учетом использования естественногозаземлителя, включенного параллельно:
1/ Rи = 1/ Rз – 1/ Rе (12.1)
где Rз – расчетноесопротивление заземляющего устройства по ПУЭ;
Rи – сопротивлениеискусственного заземлителя, Ом;
Rе – сопротивлениеестественного заземлителя, Ом.
На основаниеимеющихся данных записываем:
1/ Rи = 1/ 0,5 – 1/ 0,8 отсюдаRи = 1,33 Ом
в) Определяемрасчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальныхзаземлителей:
ρр, г = ρуд · kп.г (12.2)
ρр, в = ρуд · kп.в (12.3)
где ρуд – удельное сопротивлениегрунта (суглинок), равное 100 Ом ·м [15.90]
kп.г и kп.в — повышающие коэффициентыдля вертикальных и горизонтальных электродов для заданной климатической зоны.
Повышающиекоэффициенты для климатической зоны III принимаем равными 2 для горизонтальнопротяженных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1,4 – длявертикальных стержневых электродов длиной 2 – 3 метра при глубине заложения извершины 0,5 – 0,8 метра.
Расчетныеудельные сопротивления:
– длягоризонтальных электродов: ρр, г = 100 · 2 = 200 Ом ·м
– длявертикальных электродов: ρр, в = 100· 0,14 = 140 Ом ·м
г) Определяемсопротивление растеканию одного вертикального электрода – уголок длиной 2 мпри погружении ниже уровня земли на 0,7 м по формуле:
/> (12.4)
Приприменении уголков для вертикальных электродов в качестве диаметра принимаемэквивалентный диаметр уголка:
d = d у, э = 0,95· b (12.5)
где b – ширина сторон уголка.
Для уголка сшириной полки b= 0.06 м:
d = 0.95 – 0.06 = 0.057 м
/> Ом
д) Определяемпримерное количество вертикальных заземлителей при предварительно принятомкоэффициенте использования. Коэффициент использования находим по справочнымданным [15.91].
Отношениерасстояния между вертикальными электродами к их длине d/l = 2; так как d = 4 м, принимаем,что расстояние между электродами равно 4 м;
l = 2 м,следовательно 4 / 2 = 2.
Посправочнику [15.91] предварительно коэффициент использования:
kп.в = 0,66 (при числе уголковпорядка 60 и отношении d/l = 2)
Примерноечисло вертикальных заземлителей n:
n = Rо.и.в / kи.в · Rи (12.6)
где Rи – необходимоесопротивление искусственного заземлителя;
n = 50,5/ 0,66 · 1,33 =57,5
е) Определяемсопротивление, которое оказывает току горизонтальный заземлитель, состоящий изполос 40 · 4 мм² По справочнику [15.91] коэффициент использования:
kи, г = 0,28 (при числеуголков порядка 60 и d / l = 2)
Сопротивлениеполосы находим по формуле:
/> (12.7)
Расстояниемежду вертикальными электродами d = 4 м. Предлагаемое количество электродов 60, тогдапериметр: l= 60 · 4 = 240 м
/> Ом
ж) Уточненноесопротивление вертикальных электродов:
/>/> (12.8)
/> Ом
з) Уточненноечисло вертикальных электродов определяем при коэффициенте использования kив = 0,58, по [15.91]
при n = Rовэ /kиву · Rвэ = 50,5/ 0,58 · 1,61 = 54
Принимаем 54уголка
и) Проверяемтермическую стойкость полосы 40 х 4 мм²
/> (12.9)
где /> – расчетный ток короткогозамыкания через проводник, А;
/> – приведенное времяпрохождения тока короткого замыкания на землю, с; Ст – постоянная равная для74 [6.237].
/> = 4,48 кА (из расчетатока КЗ)
/> = 1,25 сек.,следовательно
/> мм²
Такимобразом, полоса 40 х 4 мм² условию термической стойкости удовлетворяет.
13. Расчетмолниезащиты
Молниезащита – комплекс защитныхустройств и мероприятий, предназначенных для обеспечения безопасности людей,предохранения зданий, сооружения, оборудования и материалов от возможныхвзрывов, загораний и разрушений, возникающих при разрядах молнии.
Насосная установка относится по устройству молниезащиты к III категории и защищаетсяот прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземныеметаллические коммуникации.
В электрических установках защита от прямых ударов на подстанцияхосуществляется вертикальными стержневыми молниеотводами, а защита линий –горизонтальными молниеотводами. Вертикальный стержневой молниеотводпредставляет собой высокий столб с проложенным вдоль него стальным проводом,соединенным с заземлителем. Горизонтальный молниеотвод представляет собойпровод, расположенный над фазными проводами линии на тех же опорах. Чем вышенад защищаемым объектом расположен молниеотвод, тем больше его защитная зона, вкоторой молниеотвод как бы перехватывает молнию и отводит ее в землю.
Для защиты здания от вторичных воздействий молнии предусматриваютсяследующие мероприятия: металлические корпуса всего оборудования и аппаратовприсоединяются к заземляющему устройству электроустановок, протяженныетрубопроводы, выполненные из металла, в местах их взаимного сближения нарасстоянии менее 10 см через 30 м соединяются металлическимиперемычками.
1. По формулам [15.98] для одиночного стержневого молниеотводаопределяются параметры молниезащиты (м/з). Высота зоны защиты над землей h= 50 м, а высотавершины конуса стержневого молниеотвода h
h= 0.85·hм (13.1)
h0 = 0.85 · 50 =42.5 м
hх– высота защищаемого сооружения, равна 20 м;
hм– высота стержневого молниеприемника, м;
hа – активная высота молниеотвода, м.
Радиус зоны защиты на уровне земли r0 и радиус защиты на высотезащищаемого сооружения rх находим по формулам [15.100]:
/> (13.2)
/> м
rх = /> (13.3)
rх =(1,1–0,0002·50) ·(50–1,2 ·20) = 26 м
hм = h— h0 (13.4)
hм= 50 – 42,5 = 7,5 м
hа= h– hх (13.5)
hа= 50 – 20 = 30 м
α = arctg r/h (13.6)
где α – угол защиты (между вертикалью и образующей), град.
α = arctg 50/42,5 = 49,6º
2. Определяются габаритные размеры защищаемого объекта в зонемолниезащиты.
φ = arcsin B/ 2·rх (13.7)
cos φ = cos 35.2º = 0.8
А = 2 · rх ·cos φ = 2 · 26 · 0.8 = 41.6 м ≈ 42
А х В х Н = 42 х 30 х 20 м
3. Определяется возможная поражаемость защищаемого объекта в зонахпри отсутствии молниезащиты:
N = [(B + 6hх) (A + 6hх) – 7.7 h²х] · n ·/> (13.8)
где n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км²земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения (т.е. удельнаяплотность ударов молнии в землю), 1/(км²·год), определяется по [15.99].
N = [(30+6·20) (42+6·20) – 7,720²] · 6 · />= 12,3 ·/>поражений
Основной мерой защиты от возникновения искр при разрядестатического электричества служит заземление резервуаров, трубопроводов,сливоналивных устройств. Кроме того, запрещается сливать жидкость свободнопадающей струей и применять ременные передачи в пожароопасных помещениях.
14.Компенсация реактивной мощности
Все процессыв электрических системах можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением U, силой тока I и мощностью P. Но для удобстварасчетов и учета применяются и другие параметры, в том числе реактивнаямощность Q. Существует несколько определений реактивной мощности. Например,в курсе ТОЭ сказано, что реактивная мощность, потребляемая индуктивностью иемкостью, идет на создание магнитного и электрического полей. Индуктивностьрассматривается как потребитель реактивной мощности, а емкость – как еегенератор.
Мощность вцепи постоянного тока равна произведению силы тока I и напряжению U:
Р = I · U
Дляхарактеристики мощности цепи переменного тока требуется дополнительныйпоказатель, отражающей разность фаз тока и напряжения – угол φ.Произведение показаний вольтметра и амперметра в в цепи переменного токаназывается полной мощностью S, для трехфазной цепи />.Средняя за период переменного тока мощность называется активной мощностью: />. На основании этихвыражений полная мощность S представляется гипотенузой прямоугольного треугольника(рисунок 14.1), один катет которого представляет собой активную мощность Р = S · cosφ, а другой катет –реактивную мощность Q = S·sinφ, Q названа мощностью по аналогии с активной мощностью Р. Изтреугольника мощности получают следующие зависимости:
/> (14.1)
/>; /> (14.2)
где cos φ – коэффициент мощности;
tg φ – коэффициент реактивноймощности.
/>
Итак, дляхарактеристики мощности в цепи переменного тока введены понятия полной S, активной Р и реактивнойQ мощностей и cos φ. Для расчета реактивноймощности удобней пользоваться не cos φ, а tg φ, так как расчетноезначение реактивной мощности легко найти из выражения:
Qр = Рр · tg φ (14.3)
Величина tg φ с приближением угла φ к нулю позволяет найтизначение Qрс меньшейпогрешностью, чем величина cos φ, так как в зоне малых углов φ, где cos φ = 0,95, изменениекоэффициента мощности на 1% приводит к изменению коэффициенту реактивноймощности на 10%. Поэтому в настоящее время tg φ в основном и используютдля характеристики Q. Следует помнить об условии толковании Q как мощности.
Работа машини аппаратов переменного тока, основанная на принципе электромагнитной индукции,сопровождается процессом непрерывного изменения магнитного потока в ихмагнитопроводах и полях рассеяния. Поэтому подводимый к ним поток мощностидолжен содержать не только активную составляющую Р, но и реактивнуюсоставляющую индуктивного характера Q, необходимую для создания электромагнитныхполей, без которых процессы преобразования энергии, рода тока и напряженияневозможны. Выражение реактивной мощности асинхронного двигателя (АД) можнопредставить и в таком виде:
Qад = Q0 + Qн ·Кз² (14.4)
где Q0 – реактивная мощностьнамагничивания (т.е. холостого хода АД);
Qн – потери реактивноймощности в АД на расстояние при номинальной нагрузке;
Кз – коэффициент загрузкиАД, Кз = Р / Рн.
Реактивнаямощность потребляемая трехфазными силовыми трансформаторами Qт, расходуется, как и вАД, на намагничивание магнитопровода трансформатора Qт0 и на создание полейрассеяния Qтр:
Qт = Qт0 + Qтр · К²з т (14.5)
где Кз т – коэффициент загрузкитрансформатора. Потребление реактивной мощности трансформаторами нанамагничивание в несколько раз меньше, чем АД, из-за отсутствия воздушногозазора в транс форматоре. Но за счет того, что число трансформаций напряжения всети достигает 3 – 4 и имеет тенденцию к росту до 5 – 6, суммарная номинальнаямощность трансформаторов во много раз больше, чем АД. Поэтому расходыреактивной мощности в АД и в трансформаторах в энергосистеме соизмеримы.
Из всейпотребляемой трансформаторами реактивной энергии около 80% расходуется нанамагничивание.
Вырабатываемаяна электростанциях реактивная мощность при cos φ = 0,927 для потребителейсоставляет около 80% суммарной активной мощности системы. даже при cos φ = 0,927 все участкиэлектропередачи очень сильно загружены реактивной мощностью: на каждую 1 тыс.кВт мощности от станции требуется передача 800 кВар реактивной мощности вначале передачи и 400 кВар – в конце. Это приводит к повышенным токовымнагрузкам сетей и, как следствие, к повышенным потерям электроэнергии, а такжек ухудшению качества напряжения вследствие больших его потерь.
Передачазначительной реактивной мощности по элементам СЭС невыгодна по следующимосновным причинам:
1. Возникаютдополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системыэлектроснабжения, обусловленные загрузкой их
реактивноймощностью. Так, при передаче активной и реактивной мощностей через элемент сетис сопротивлением потери активной мощности
/> (14.6)
Дополнительныепотери активной мощности />,вызванные передачей реактивной мощности, пропорциональны Q².
2. Возникаютдополнительные потери напряжения. Например, при передаче мощностей P и Q через элемент сети сактивным Rи реактивным Х сопротивлениями потери напряжения
/> (14.7)
где /> – потери напряжения,обусловленные соответственно активной и реактивной мощностью.
Дополнительныепотери напряжения приводят к снижению качества напряжения и к дополнительнымзатратам на ввод средств регулирования напряжения.
3. Загрузкареактивной мощностью линий электропередачи трансформаторов требует увеличенияплощади сечений проводов воздушных и кабельных линий, номинальной мощности ичисла трансформаторов подстанций и оборудования ячеек распределительныхустройств.
Из сказанногоследует, что технически и экономически целесообразно предусматриватьдополнительные мероприятия по уменьшению потребляемой реактивной мощности,которые можно разделить на две группы:
– снижениепотребления реактивной мощности приемниками электроэнергии без применениякомпенсирующих устройств;
– применениекомпенсирующих устройств.
Мероприятияпо снижению потребления реактивной мощности:
1. упорядочениетехнологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;
2. заменамалозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;
3. понижениенапряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;
4. ограничениепродолжительности холостого хода двигателей;
5. применениесинхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности в случаях, когда этовозможно по условиям технологического процесса;
6. повышениекачества ремонта двигателей;
7. заменаи перестановка малозагруженных трансформаторов;
8. отключениев резерв части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (например, вночное время).
Мероприятиявторой группы по уменьшению передачи реактивной мощности предприятиями отэнергосистемы предусматривают установку специальных компенсирующих устройств(КУ) на предприятиях для выработки реактивной мощности в местах ее потребления.Примером КУ может быть конденсаторная батарея (С), подключаемая параллельноактивно-индуктивной нагрузке (RL), например асинхронному двигателю. Принципкомпенсации при помощи емкости поясняет векторная диаграмма (рисунок 14.2). Издиаграммы видно, что подключение конденсатора С уменьшило угол сдвига фаз междутоком и напряжением нагрузки и соответственно повысило коэффициент мощностинагрузки. Уменьшился потребляемый из сети ток от I1 до I2, т.е. на ΔI.
Реактивнаямощность, передаваемая из сети энергосистемы Qз в час наибольшей активнойнагрузки системы, указывается в договорах на отпуск электроэнергии. Контроль зареактивной мощностью потребителей осуществляет энергоснабжающая организация иГосэнергонадзор. Контролируется наибольшее потребление реактивной мощности.
Для контроляза наибольшей реактивной мощностью служат счетчики с указателями 30-минутногомаксимума. При отсутствии специальных счетчиков для контроля за наибольшейпотребляемой реактивной энергией используют записи обычных счетчиков. Записиподлежат 30-минутные показания счетчиков в часы максимума системы и ихпоказания к началу и концу суточного провала активной нагрузки даннойэнергосистемы.
Задачикомпенсации реактивной мощности должны решаться в соответствии с Указаниями покомпенсации реактивной мощности в распределительных сетях комплексно сэнергосистемами с учетом регулирования напряжения района, в котором расположенопромышленное предприятие. Выбор параметров компенсирующих устройств, ихразмещение в системе электроснабжения представляют собой технико-экономическуюзадачу и определяются условиями наибольшей экономичности по минимумуприведенных затрат.
Длястимулирования проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности надействующих предприятиях Госэнергонадзором установлена шкала скидок (–) инадбавок (+) к тарифу на электроэнергию.
/>
а) б)
Рисунок 14.2 Схемазамещения (а) и векторная диаграмма цепи линия – приемник электроэнергии (б)при параллельном включении конденсаторов.
Компенсирующиеустройства
Длякомпенсации реактивной мощности используются батареи конденсаторов, синхронныемашины и специальные статические источники реактивной мощности.
Батареяконденсаторов (БК) – специальные емкостные КУ, предназначенные для выработкиреактивной мощности. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторныеустановки (ККУ) серии УК – 0,38 на напряжение 380 В мощностью 110…900 кВар(таблица 14.1) и серии УК-6/10 мощностью 450…1800 кВар (таблица 14.2).
Таблица 14.1Технические данные статических КУ напряжением до 1 кВТип установки
Номинальная мощность,
кВар
Число х мощность
регулируемых ступеней, кВар УК – 0,38–110Н 110 1 х 110 УК – 0,38–220Н 220 2 х 110 УК – 0,38–320Н 320 3 х 110 УК – 0,38–430Н 430 4 х 110 УК – 0,38–540Н 540 5 х 110 УК – 0,38–150Н 150 1 х 150 УК – 0,38–300НЛ, НП 300 2 х 150 УК – 0,38–450НЛ, НП 450 3 х 150 УК – 0,38–600НЛ, НП 600 4 х 150 УК – 0,38–900НЛ, НП 900 6 х 150
Приотключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющееопасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиямбезопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядныхустройств применяются два однофазных трансформатора на напряжения (НОТ). Вновых конденсаторах применяют встроенные разрядные сопротивления. Прииндивидуальной компенсации электроприемника разрядные сопротивления нетребуются.
Измерениесилы тока в цепи БК осуществляется тремя амперметрами (для контроля за целостьюпредохранителей и нормальной работой каждой фазы) и
счетчикомреактивной энергии. Для автоматического отключения батареи при повышениинапряжения в данном узле сети свыше заданного значения и для включения припонижении напряжения предусматривается специальная автоматика.
Для расчетови анализа влияния поперечной емкостной компенсации на работу сети рассмотримвекторную диаграмму цепи (рисунок 14.2) (при параллельном включении приемникаэлектроэнергии Rп,ХLп и батареи конденсаторовХс к линии Rл, Хл). Вследствиепараллельного нагрузке включения емкости С угол φ уменьшился от φ1 до φ2, сила тока нагрузки отприемника – от I1 до I2,т.е. произошла разгрузка линии по току на ΔI = I1 – I2. разгрузились на то жезначение и генераторы энергосистемы благодаря генерации конденсаторной батареимощности Qс в месте установкиприемников. Кроме того, сеть и генераторы разгрузились вследствие уменьшенияпотерь на ΔРки ΔQк, так как потокреактивной мощности снизился на Qс:
/>; /> (14.8)
где R, Х – эквивалентныесопротивления цепи энергосистема – потребитель;
Uн – номинальное напряжениесети.
Дляпроектируемой сети снижение силы тока на ΔI позволяет уменьшитьплощадь сечения проводов линии на ΔF = ΔI / Jэк, где Jэк – экономическаяплотность тока в линии. Соответственно снижаются установленная мощностьтрансформаторов и потеря напряжения в сети за счет уменьшения потока реактивноймощности на Qс:
/> (14.9)
Из векторнойдиаграммы (рисунок 14.2) можно определить емкость С и реактивную мощность Qс, конденсаторов,необходимую для повышения коэффициента мощности от cos φ2:
/> (14.10)
/> (14.11)
Основнойнедостаток конденсаторов – при понижении напряжения в сети они снижают выдачуреактивной мощности пропорционально квадрату напряжения, в то время кактребуется ее повышение. Регулирование мощности КБ осуществляется толькоступенями, а не плавно и требует установки дорогостоящей коммутационнойаппаратуры.
Таблица 14.2Технические данные статических КУ напряжением выше 1 кВТип установки
Номинальная мощность,
кВар
Число х мощность
регулируемых ступеней, кВар УК-6/10–450 ЛУЗ, ПУЗ 450 - УК-6/10–675 ЛУЗ, ПУЗ 675 - УК-6/10–900 ЛУЗ, ПУЗ 900 - УК-6/10–1125 ЛУЗ, ПУЗ 1125 - УК-6/10Н-900 Л, П 900 1 х 900 УК-6/10Н-1350 Л, П 1350 1 х 1350 УК-6/10Н-1800 Л, П 1800 2 х 1800
Синхронныемашинымогут генерировать и потреблять реактивную мощность, т.е. оказывать наэлектрическую сеть воздействие, тождественное емкости и индуктивности. Из курса«электрические машины» известно, что при перевозбуждении синхронной машиныгенерируется реактивная составляющая тока статора и ее значение растет приувеличении силы тока возбуждения. Векторная диаграмма подведенного от сетинапряжения и тока в статора синхронной машины имеет тот же вид, что и диаграммаподведенного напряжения и тока в конденсаторной батарее (рисунок 14.2).Перевозбужденная синхронная машина генерирует передающий ток, подобно емкости.
В системахэлектроснабжения предприятий используют синхронные машины всех видов. Наиболееширокое применение находят синхронные двигатели (СД) в приводах производственныхмашин и механизмов, не требующих частоты вращения.
Синхронныегенераторы (СГ) обладают, как и СД, плавным и автоматическим регулированиемгенерации реактивной мощности в функции напряжения сети. В отличие от СДпередача реактивной мощности от генераторов осуществляется на значительноерасстояние (даже от собственных электростанций предприятий). Поэтомуиспользование генераторов в качестве источников реактивной мощностиограничивается технико-экономическими условиями режима энергосистемы.
Синхронныекомпенсаторы (СК) предназначены специально для выработки и потребленияреактивной мощности. При большом дефиците реактивной мощности в точкеподключения потребителей, когда требуется в некоторых случаях плавное ибыстродействующее средство регулирования напряжения, оказывается выгодным вводСК. При наличие резкопеременной реактивной нагрузки зона применения СКрасширяется.
Недостатки СК:
– повышенныепотери реактивной мощности;
– повышенныеудельные капитальные вложения;
– большаямасса и вибрация, из-за чего необходима установка СК на массивных фундаментах;
– необходимостьприменения водородного и воздушного охлаждения с водяными охладителями;
– необходимостьпостоянного дежурства эксплуатационного персонала на подстанциях с синхроннымикомпенсаторами.
Кроме того,заданную мощность конденсаторов можно дробить для максимального приближения ихк потребителям или при необходимости наращивать мощность БК в процессе ростанагрузок, что невозможно для СК.
Технико-экономическоеобоснование выбора средств компенсации реактивной мощности
Выборсредств, способов компенсации и мощности компенсирующих устройств,распределение их по сетям напряжением до 1000 В и более проводятся на основаниитехнико-экономических расчетов по минимуму приведенных затрат.
З = З0 + З1 · Q + З2 · Q² (14.5)
где З –приведенные затраты, руб.;
Q – генерируемаяреактивная мощность, МВар;
З0 – постоянная составляющаязатрат, не зависящая от генерируемой мощности;
З1 – удельные затраты на 1МВар генерируемой мощности, руб./МВар;
З2 – удельные затраты на 1МВар² генерируемой мощности, руб./МВар².
Дляопределения оптимальной реактивной мощности сравниваются затраты на выработкуреактивной мощности синхронными источниками с затратами на выдачу той жемощности конденсаторами:
Q1 = (З1к – З1сд)/2З2сд (14.6)
Напромышленных предприятиях основные потребители реактивной мощностиприсоединятся к сетям до 1000 В. Источниками реактивной мощности здесьявляются БК, а недостающая часть перекрывается перетоком из сети высшегонапряжения – с шин напряжением 6…10 кВ от СД, БК, генераторов местнойэлектростанции или из сети электросистемы.
Задачаоптимизации реактивной мощности сводится к определению таких значенийреактивной мощности каждого источника, при которых суммарные затраты достигаютминимума при соблюдении баланса реактивной мощности.
Если позаданию энергоснабжающей организации из системы можно получить Qз, то должно бытьскомпенсировано Qк= 1.15 (Qв – Qэ) синхронными двигателямии конденсаторами. Коэффициент 1,15 учитывает необходимый 15%-ный резервреактивной мощности на предприятии, для чего требуется увеличить мощностьконденсаторов Qк.
Размещениекомпенсирующих устройств
Рациональноеразмещение компенсирующих устройств зависит от многих факторов, в частности отсоотношения мощностей синхронных и асинхронных двигателей, установленных всетях высшего и низшего напряжения.
Дополнительнымисточником реактивной мощности в распределительных сетях служат БК, местокоторых определяется в результате приведенных расчетов, так как БК можноустанавливать в сетях напряжением 6…10 кВ или 0,4 кВ. при этом следуетучитывать, что разукрупнение мощности БК приводит к увеличению удельных затратна аппаратуру, измерительные приборы, конструкции и пр. поэтому нерекомендуется применение БК на напряжение 6…10 кВ единичной мощностью менее 400кВар, если присоединение выполняется через общий выключатель с силовымтрансформатором или другим приемником электроэнергии, то единичная мощность БКснижается до 100 кВар.
В связи свнедрением в промышленности СД средней мощности 500…1600 кВт вопрос оразмещении дополнительных компенсирующих устройств приобретает важное значениеи усложняется.
Максимальнаяреактивная мощность, которую может генерировать СД
/> (14.7)
где /> – коэффициентдополнительной перегрузки.
Приняв cos φ = 0,9; />= 0,92; />= 1,2, получим
/> (14.8)
При наличииСД в узле нагрузки они должны быть оптимально использованы для повышениякоэффициента мощности узла сосредоточенной нагрузки напряжением 6…10 кВ,расположенной вблизи установки СД.
Использоватьвсю реактивную мощность СД для повышения cos φ в цехах предприятиянецелесообразно, так как переток ее по ЛЭП напряжением 6…10 кВ вызываетдополнительную нагрузку на них и может привести к завышению мощноститрансформатора, т.е. экономически он не всегда оправдан. Поэтому компенсацияреактивной мощности потребителей проводится с широким применением установок БК.
В отдельныхслучаях необходимо проверять экономичность установки БК сопоставлениемприведенных затрат на установку БК и на потери в СД на генерацию реактивноймощности. Необходимость в установке БК обычно возникает, если реактивнаямощность СД недостаточна для компенсации.
14.4Регулирование работы компенсирующих устройств
Приминимальной нагрузке потребителями мощность конденсаторной батареи должна бытьуменьшена, так как поступление избыточной емкостной нагрузки в сеть вызываетповышение напряжения и увеличивает потери электроэнергии. Для более экономичнойработы компенсирующих устройств применяют автоматическое регулирование мощностиконденсаторных батарей и других видов КУ.
Регулированиеможет осуществляться в зависимости от силы тока нагрузки, времени суток,коэффициента мощности и напряжения. Наибольшее применение получилорегулирование по напряжению, применяемое в тех случаях, когда кроме повышениякоэффициента мощности требуется поддержать напряжение потребителей на уровненоминального.
Рассмотримсхему автоматического ступенчатого регулирования мощности конденсаторнойустановки по уровню напряжения в сети (рисунок 14.3). Схему можно использоватьв конденсаторных установках напряжением свыше 1000 В, но преимущественно – всетях напряжениям до 1000 В. В последнем случае реле напряжения подключаютнепосредственно к сети. При понижении напряжения срабатывает реле напряжения 1Ни, замкнув свой контакт в цепи реле времени 1В, с выдержкой времени включаетконденсаторную установку. При повышении напряжения срабатывает реле 2Н и реле2В отключает установку от сети. Для более точной настройки схемы в цепи реле 1Ни 2Н включены добавочные сопротивления ДС для отстройки от кратковременныхколебаний напряжения выдержки времени реле принимаются равными 2 – 3 мин.
Для ручногоуправления установкой ключ управления переводится в положение Р. Подачанапряжения на соленоид включения СВ привода выключателя осуществляется кнопкойвключения КВ, отключение выключателя – кнопкой КО в цепи соленоида отключенияСО. Отключение защитой осуществляет промежуточное реле П, которое срабатываетпри кратковременном замыкании контакта З реле защиты. Замкнув контакты в цеписвоей обмотки и в цепи СО, реле П самоудерживается, обеспечивая надежноеотключение выключателя, и предотвращает включение на короткое замыкание,разомкнув контакт П в цепи СВ. Схема возвращается в исходное положение послесрабатывания релейной защиты нажатием кнопки КОЗ, в результате чего реле Птеряет питание.
Многоступенчатоеавтоматическое регулирование комплектными конденсаторными установками серии УК –0,38 мощностью 220 до 540 кВар и серии УК-6 (10) мощностью от 660 до 1800 кВаробеспечивается устройствами типа АРКОН.
Установкакомпенсации реактивной мощности типа КРМ – 0,4.
В составустановки входят: контроллер для автоматического регулирования cos φ, сигнализации принеисправностях и недопустимых отклонениях параметров электросети, контроляуровня высших гармоник тока и напряжения в сети и наработки на отказ;конденсаторы, имеющие блок разрядных резисторов могущие самовосстанавливатьсяпосле пробоя в диэлектрике; контактор, предохранитель, трансформатор тока иамперметр.
Uном = 400 В; Uраб.макс. = 450 В; Qном =35–600 квар; минимальнаяступень регулирования равна 2,5 квар; количество ступеней регулированиямощности 4–12; Габариты 2015х750х590 мм.
/>
15.Технико-экономический расчет
В данномразделе произведемрасчет стоимости годовой полезной электроэнергии, годовые потери вэлектрических сетях, капитальные затраты по кабельным линиям, составим калькуляциюстатей и составим таблицу с технико-экономическими показателями.
До накоплениянеобходимых статистических данных по аварийности электрооборудования и сетейпредприятий промышленности и практического освоения количественной(стоимостной) оценки надежности электроснабжения следует стремиться к тому,чтобы экономически сравниваемые варианты обладали одинаковой степеньюнадежности. Во многих случаях этого не удается достичь полностью. Поэтомупомимо экономического сравнения рассматриваемых вариантов необходимо проводитьтщательный качественный анализ надежности и других технических показателейкаждого из сравниваемых вариантов на основе опыта проектирования иэксплуатации.
1. Определяем суммарный максимум нагрузки потребителей:
/> (15.1)
/> МВт, данные берем по таблице 4.1 «Своднойведомости нагрузок».
Годовой полезный отпуск электроэнергии:
/> (15.2)
где Тмакс – продолжительность максимальной нагрузки, т.е. числочасов в год, за которое питаемый по данной линии потребитель, работая смаксимальной нагрузкой, получил бы столько же электроэнергии, как и при работев течение года по действительному графику.
/> МВт·ч
Потери мощности в электрической сети:
– в трансформаторе
ΔРтр = S² / U²ном · r т (15.3)
r т= ΔРкз · U²ном / S²ном (15.4)
где ΔРкз – потери мощности трансформатора при коротком замыкании, данныеберем по [11.348], ΔРкз = 245 кВт;
r т– активное сопротивление трансформатора, Ом;
ΔРтр – потери мощности в трансформаторе, МВт.
r т= 0,245 · 110² / 63² = 0,746 Ом
ΔРтр = 21,12² / 110² · 0,74 = 0,027 МВт
– в линии:
ΔРкл = S² / U² · r (15.5)
где r–удельноеактивное сопротивление линии, равное 0,4 Ом /км [11.456];
S – полная мощность линии, МВ·А;
U – номинальное напряжение линии, кВ;
ΔРкл – потери мощности линии, МВт.
ΔРкл = 21,12² / 6,3²· 0,4 = 4,49 МВт
ΔРсети = ΔРтр + ΔРкл (15.6)
ΔРсети = 0,027 + 4,49 = 4,52 МВт
Годовые потери электроэнергии в электрической сети:
/> (15.7)
где /> — время потерь,определяется по графику [12.129]. /> МВт·ч.
Годовое потребление электроэнергии:
/> (15.8)
где Эсети. отпущ – электроэнергия, отпущенная за год, МВт·ч
/> МВт·ч
Коэффициент полезного действия в режиме максимальных нагрузок:
/>, (15.9)
/>
Коэффициент полезного действия средневзвешенный за год:
/>, (15.10)
/>
Среднее значение коэффициента мощности по сети в режиме нагрузок:
/>, (15.11)
/>
2. Капитальные вложения К определяются по справочным данным повсем элементам электроснабжения, в действующих ценах с учетом стоимости монтажаи строительной части. Капитальные вложения включают в себя стоимостьвыключателей, разъединителей (или ячеек с ними), короткозамыкателей, воздушныхи кабельных линий, трансформаторов и т.д.
Капитальные затраты по кабельным линиям:
L – длина кабельной линии от ГПП-2 до РП-3; т. к. идет трикабеля длиной 1 км каждый, то L будет равно 3 км.
Цена ККЛ = 334,92 тыс. руб.
Удельные капитальные затраты по кабельным линиям:
/> (15.12)
/> тыс. руб./км
Все данные заносим в таблицу 15.1«Капитальные затраты».
Таблица 15.1 Капитальные затратыТип оборудования Количество оборудования Стоимость оборудования Общая стоимость оборудования ТРДЦН-63000/110/6 3 20000000 60000000 ТМН-1000/6/0,4 2 500000 1000000 ТСН 3 550000 1650000 ТН 3 272500 817500 ВВЭ1031,5/1600УЗ 5 280000 1400000 ВВЭ 10–20/1000 УЗ 10 280000 2800000 ВВЭ 10–20/630 УЗ 5 280000 1405250 Итого 69072750
Удельные капитальные затраты по подстанциям:
/> (15.13)
/> мл. руб./год; /> тыс.руб./год
/> тыс. руб./год; /> тыс. руб./год
/> тыс. руб./год
Капитальные затраты по электрической части в целом:
/> (15.14)
/> руб./км
3. Организация обслуживания подстанций и определение количестваобслуживающего персонала. Для данной подстанции выбирается круглосуточноедежурство – смена по 8 часов, пятибригадная система.
4. Количество оперативного персонала – 5 человека,оперативно-ремонтного персонала – 5 человек. Из них 3 человек работают по 6разряду и 5 человек – по 5 разряду. Вводим договорную систему оплаты труда.Расчет производим по средней наработке 21 смены в месяц. Среднемесячный фондрабочего времени 168 часов. Основная заработная плата рабочих:
по 6 разряду – 11 тыс. руб., по 5 разряду – 9 тыс. руб.
/> тыс. руб.
Дополнительная зарплата – премия 30% от тарифной ставки:
/> тыс. руб.
Отчисления на социальное страхование с зарплаты 26,7%:
/> (15.15)
где 0,267 – поправочный коэффициент на социальное страхование.
/> тыс. руб.
Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования:
/> (15.16)
где β – коэффициент, учитывающий затраты на ремонт иобслуживание оборудования (1,1÷1,18); />-амортизационные отчисления
/> (15.17)
/> (15.18)
/> тыс. руб.
/> тыс. руб.
/> тыс. руб.
/> тыс. руб.
Цеховые расходы:
/> (15.19)
/> тыс. руб.
где α – коэффициент, зависящий от уровня напряжения иравный 0,15. Общие расходы на оборудование:
/> (15.20)
где /> – поправочныйкоэффициент на расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, равный 0,05.
/> тыс. руб.
Покупная энергия:
/> (15.21)
где 1,06 – стоимость одного кВт/ч электроэнергии.
/> тыс. руб.
Общие издержки сети:
/>
/> тыс. руб.
где δ = 1 – коэффициент, учитывающий дорожныеэксплуатационные расходы в районе с умеренным климатом.
Удельный вес затрат каждой калькуляционной статьи:
/> (15.22)
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
/>
Все расчетные данные заносим в таблицу 15.2 «Сводная ведомость».
Таблица 15.2 Сводная ведомость
№
Наименование статей калькуляции
Затраты, т.р./год 1 Основная ЗП производственных рабочих 78 2 Дополнительная ЗП производственных рабочих 23,4 3 Отчисления на соц. страхование с ЗП производственных рабочих 37,011 4 Расходы по содержанию эксплуатации оборудования 748 5 Цеховые расходы 112,2 6 Общезаводские расходы 144,41 7 Общие издержки сети 79514,1
Технико-экономические показатели работы проектируемойэлектрической сети приведены в таблице 15.3
Таблица 15.3 Технико-экономические показатели
№ Наименование показателей
Единица измерения
Абсолютная величина Энергетические показатели 1 Суммарная установленная мощность потребителей МВт 21116,9 2 Годовой отпуск полезной электроэнергии МВт·ч 73935 3 Годовые потери электроэнергии МВт 14464 4 Годовое потребление электроэнергии сетью МВт 88399 5 КПД сети в режиме максимальных нагрузок % 78,42 6 КПД сети средневзвешенный за год % 83,63 Экономические показатели 1 Удельные капитальные затраты по кабельным линиям тыс. руб./км 111,6 2 Удельные капитальные затраты по подстанциям тыс. руб./км 69072,75 3 Численность оперативного персонала чел. 5 4 Численность оеративно-ремонтного персонала чел. 5
В данном разделе произведен расчет энергетических показателей:суммарной установленной мощности потребителей; годовой отпуск полезнойэлектроэнергии; годовое потребление электроэнергии. Рассчитаны экономическиепоказатели, составлена сводная ведомость.
16. Организация безопасной эксплуатации производства
Основной задачей проектирования объектов являетсядостижение безопасности человека в среде его обитания. Безопасность человекадостигается отсутствием производственных и непроизводственных аварий, стихийныхи других природных действий, опасных факторов, вызывающих травмы или резкоеухудшение здоровья, вредных факторов, вызывающих заболевания человека иснижающих его работоспособность. Всеми этим вопросами занимается охрана труда игражданская оборона.
Охрана труда – это система законодательных актов,социально-экономических, технических, гигиенических и лечебно-профилактическихмероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья иработоспособности человека в процессе труда.
Все нормыохраны труда имеют законодательный характер. Правовые вопросы регулируютсяКонституцией Российской Федерации. К правовым нормативным документам относятся:
- кодексзаконов о труде Российской Федерации;
- кодексРФ об административных нарушениях;
- законРСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии»;
- земельныйКодекс РСФСР;
- законРФ «О недрах»;
- законРФ «Об охране окружающей среды»;
- ВодныйКодекс РФ;
- законРФ «Об основах охраны труда в Российской Федерации».
К государственнымнормативным актам относятся Санитарные нормы (СН) и Строительные Нормы иПравила (СНиП), ГОСТы. К другим нормативным документам по охране труда относятся:
- типовыеправила внутреннего трудового распорядка для рабочих и служащих предприятий,учреждений и организаций;
- правилаустройства электроустановок (ПУЭ);
- правилатехнической эксплуатации (ПТЭ);
- системастандартов безопасности труда (ССБТ).
Гражданскаяоборона занимается по вопросам защиты человека и объектов в чрезвычайныхситуациях мирного и военного времени.
Организацияработ в чрезвычайных ситуациях определяется рядом нормативных документов:
- закономРФ «О пожарной безопасности»;
- закономРФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенногохарактера»;
- СНиП;
- Стандартом«Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (БЧС).
Проектированиесистем электроснабжение промышленного предприятия проводилась в соответствии сПУЭ, ПТБ, ПТЭ, на основании ГОСТов, СН и СНиП.
16.1 Обучениеи инструктажи работающего персонала по безопасности
труда напредприятии
Руководителипредприятий обязаны обеспечить своевременное и качественное проведениеинструктажа по технике безопасности и производственной санитарии для вновьпоступивших и всех работающих независимо от стажа, опыта их работы иквалификации на основе правил и инструкций по охране туда с учетом конкретныхусловий производства.
Общееруководство и ответственность за проведение инструктажа (обучения) с работающимперсоналом по технике безопасности возлагается на главного инженерапредприятия.
Ответственностьза своевременное и качественное проведение инструктажа и обучение работающихбезопасным приемам и методам работы возлагается на начальников цехов и отделов.Контроль за этим осуществляет начальник отдела или инженер по техникебезопасности предприятия.
Начальникцеха, начальник участка, мастер, механик, энергетик цеха и другие руководителиработ обязаны осуществлять постоянный контроль за выполнением инструкций иуказаний о безопасных методах и приемах работы, а также за соблюдением правилповедения на производстве.
Начальникцеха на основе типовых инструкций по охране труда обязан обеспечить разработкуподробных инструкций для каждой профессии (работы) с учетом конкретных местныхусловий и специфики производства и согласовать их с отделом или инженером потехнике безопасности. После утверждения главным инженером предприятияинструкции должны быть выданы под расписку рабочему соответственно выполняемойим работе или вывешены на видном месте.
Инструктаж потехнике безопасности должен проводиться двух видов: вводный инструктаж иинструктаж на рабочем месте, который, в свою очередь, делится на первичный,повторный инструктаж и внеочередной (внеплановый) инструктаж.
16.2Средства индивидуальной защиты
Напредприятии существуют такие виды работ или условия труда, при которых рабочийперсонал может получать травму или иное воздействие, опасное для здоровья. Ещеболее опасные условия для людей могут возникнуть при авариях и ликвидации ихпоследствий. В этих случаях для защиты человека необходимо применять средстваиндивидуальной защиты (СИЗ). Их использование должно обеспечивать максимальнуюбезопасность, а неудобства, связанные с их применением, должны быть сведены кминимуму. Это достигается соблюдением инструкций по их применению.
Привыполнении ряда производственных операций необходимо носить спецодежду(костюмы, комбинезоны и др.), сшитую из специальных материалов для обеспечениябезопасности от воздействий различных веществ и материалов, с которыми приходитьсяработать, теплового и других излучений. Требования, предъявляемые к спецодежде,заключаются в обеспечении наибольшего комфорта для человека, а также желаемойбезопасности.
Во избежаниетравм стоп и пальцев ног необходимо носить защитную обувь (сапоги или ботинки).Некоторые типы спец. обуви снабжены усиленной подошвой, предохраняющей стопу отострых предметов (таких, как острый гвоздь).
Для защитырук необходимо использовать специальные рукавицы или перчатки. Защита рук отвибраций достигается применением рукавиц из упругодемпфирующего материала.
Прииспользовании пластиковых или резиновых перчаток в течении продолжительноговремени внутрь нужно вкладывать хлопчатобумажные перчатки: они сохраняют кожу всухом состоянии и уменьшают риск повреждений кожи. Перед надеванием перчатокили рукавиц руки необходимо вымыть, чтобы перчатки не загрязнялись изнутривредными веществами и при многократном применении не способствовали контакту стеми веществами, от которых они предназначены предохранять.
Средства защитыкожи необходимы при контакте с веществами и материалами, вредными для кожи;механических воздействиях, в результате которых появляются царапины и раны, акожа становится более восприимчивой к воздействию вредных веществ. Риск такогорода воздействия можно снизить в тех случаях, когда кожа является здоровой, нетравмированной и обладает способностью к сопротивлению; когда при выполнениитрудовых операций происходит наименьший контакт с вредными веществами; когдаесть возможность заменить вредные вещества и материалы менее вредными; когдаснижается частота и продолжительность контактов с вредными веществами.
Средствазащиты головы предназначены для предохранения головы от падающих и острыхпредметов, а также для смягчения ударов. Выбор шлемов и касок зависит от видавыполняемых работ. Очень важно подобрать каску соответственно характерувыполняемой работы, а также по размеру, чтобы она прочно держалась на голове иобеспечивала достаточное расстояние между внутренней оболочкой каски и головой.
Дляпредохранения от вредных механических, химических и лучевых воздействийнеобходимы средства защиты глаз и лица. Эти средства применяют при выполненииследующих работ: шлифовании, распылении, опрыскивании, сварке, – а такжепри использовании едких жидкостей, вредном тепловом воздействии и др. Этисредства выполняют в виде очков или щитков. В некоторых ситуациях средствазащиты глаз применяют вместе со средствами защиты органов дыхания, например,специальные головные уборы.
Средствазащиты органов слуха используют в шумных производствах, при обслуживанииэнергоустановок и т.п. Существуют различные типы средств защиты органов слуха:беруши и наушники. Правильное и постоянное применение средств защиты слухаснижает шумовую нагрузку для берушей на 10–20, для наушников на 20–30 дБ.
Средствазащиты органов дыхания предназначены для того, чтобы предохранить от вдыхания ипопадания в организм человека вредных веществ (пыли, пара, газа) при проведенииразличных технологических процессов. Существует два типа средств защиты органовдыхания: фильтрующие и изолирующие. Фильтрующие подают в зону дыхания очищенныйот примесей воздух рабочей зоны, изолирующие воздух из специальных емкостей илииз чистого пространства, расположенного вне рабочей зоны.
16.3Организация безопасной работы на холодильной станции цеха 2510
– Основные опасности цеха 2510: Основными веществами,образующимися в цехе, являются жидкий и газообразный аммиак. Применяемый аммиакв силу своих физико-химических свойств является химически опасным веществом,коррозионноактивен, способен образовывать токсические пары с концентрацией вышелетальной, с некоторыми химическими веществами образует взрывоопасные смеси инестабильные соединения. При этом токсичное облако, обладающее концентрациейспособной поразить человека, может совершать дрейф по направлению ветра.
– Перечень наиболее значимых факторов, влияющих на показателириска: Опасность цеха обусловлена наличием следующих факторов: наличие большогоколичества запорной арматуры с ручным приводом; возможная разгерметизация емкостногооборудования, запорной арматуры, технологических трубопроводов в результатемеханического воздействия; высокое давление в технологическом оборудовании;коррозионная и реакционная активность аммиака; высокая токсическая опасностьаммиака.
– Оценка уровня безопасности опасного производственногообъекта: Из анализа опасностей и риска видно, что цех №2510 в целом, и каждыйиз его участков в частности представляют определенную угрозу здоровью и жизниперсонала. При нормальном режиме эксплуатации оборудования, соблюдениитехнологии, заданных параметров и грамотном обслуживании, добросовестногоотношения персонала риск эксплуатации объекта расценивается как приемлемый.
– Степень опасности и характер воздействия веществ наорганизм человека: Аммиак бесцветен и обладает характерным резким раздражающимзапахом (нашатырного спирта). Газообразный аммиак почти в два раза легчевоздуха, хорошо растворяется в воде. Аммиак является токсичным веществом (4класс опасности по ГОСТ 12.1.005 – 88). Даже при незначительных концентрацияхон оказывает раздражающее действие на глаза и слизистые оболочки носоглотки.Порог восприятия обонянием составляет – 5 мг/м³. Жидкий аммиак вызываетожоги кожи, а его пары – эритемы кожи. Большую опасность представляет попаданиеаммиака в глаза. Контакт аммиака с ртутью, хлором, йодом, бромом, кальцием,окисью серебра и др. веществами может привести к образованию взрывчатыхсоединений.
– Индивидуальные средства защиты: К работе с аммиакомдопускается только обученный персонал, знающий нормы, правила и инструкции попромышленной безопасности, токсические свойства аммиака, основные возможныепроизводственные неполадки и методы их устранения, действия, которые необходимопринять для профилактики пролива аммиака, способов оказания первой медицинскойпомощи. Весь персонал должен быть обеспечен промышленными фильтрующимипротивогазами с коробкой для защиты от аммиака марки КД. Кроме того, необходимоиметь спец. одежду и спец. обувь.
16.4 Общие требования
Распределительный пункт на 6 кВ (РП-3) находится на территориипромышленного предприятия Нижнекамскнефтехим II пром. зоны завода СПС,ц. 2510. РП-3 расположено в отдельно стоящем здании.
РП-3 производит прием и распределение электрической энергии.Рабочее номинальное напряжение 6 кВ выполнено в сети с изолированной нейтралью.Все оборудование, с напряжением 6 кВ располагается в ячейках КМ-1Ф-6–20-УЗ.
Расшифровка КМ-1Ф-6–20-УЗ:
КМ – комплектное малогабаритное распределительное устройство;
1Ф – модификация КРУ (с фарфоровой изоляцией);
6 – номинальное напряжение, кВ;
20 – номинальный ток отключения шкафа с выключателем, кА;
УЗ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150–69
Устройство ячейки выполнено с обеспечением всех мерэлектробезопасности (ГОСТ 14693–90; ТУ 3414–007–01374263–99) и представляетсобой закрытый аппарат, требующий только внешнего заземления (не имеет внешнихоткрытых токопроводящих частей).
Прокладка кабеля (АВВГ – вводные и отходящие линии) осуществляетсяв закрытых (находящихся ниже уровня пола) каналах.
Помещение РП выполнено по типовому проекту, утвержденномуГосстроем СССР.
Анализ сетей, используемых в помещении РП-3: сеть освещения –рабочее номинальное напряжение 0,22 кВ, сеть выше 1 кВ с изолированнойнейтралью. Рассмотрим общие требования к заземлению и к защитным мерамэлектробезопасности:
1. Токоведущиечасти электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, адоступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должнынаходиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическимтоком, как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при поврежденииизоляции.
2. Длязащиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть примененыпо отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:основная изоляция токоведущих частей; ограждения и оболочки; установкабарьеров; размещение вне зоны досягаемости; применение сверхнизкого (малого)напряжения.
3. Длядополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжениемдо 1 кВ, при наличии требований других глав ПУЭ, следует применять устройствазащитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током неболее 30 мА.
4. Длязащиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должныбыть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты прикосвенном прикосновении: защитное заземление; автоматическое отключениепитания; выравнивание потенциалов; двойная или усиленная изоляция; сверхнизкоенапряжение; изолирующие помещения, зоны, площадки.
Применение двух и более мер защиты в электроустановке не должнооказывать взаимного влияния, снижающего эффективность каждого из них.
16.5 Общие требования к заземлению электроустановок
Для заземления электроустановок могут быть использованыискусственные и естественные заземлители. Использование естественныхзаземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно приводить ких повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушениюработы устройств, с которыми они связаны.
Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений,территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общеезаземляющее устройство.
Заземляющее устройство, используемое для заземленияэлектроустановок одного или разных назначений и напряжений, должноудовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этихэлектроустановок:
– защиты людей от поражения электрическим током приповреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудованияот перенапряжения и т.д. в течение всего периода эксплуатации.
В первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые кзащитному заземлению.
При определении сопротивления заземляющих устройств должны бытьучтены искусственные и естественные заземлители. При определении удельногосопротивления земли в качестве расчетного следует принимать его сезонноезначение, соответствующее наиболее неблагоприятным условиям. Заземляющиеустройства должны быть механически прочными, термически и динамически стойкимик токам замыкания на землю.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированнойнейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполненозащитное заземление открытых проводящих частей. В таких электроустановкахдолжна быть предусмотрена возможность быстрого обнаружения замыканий на землю.
Заключение
В данномдипломном проекте рассмотрено электроснабжение холодильной установки цеха №2510.Проектирование начато с расчета силовой нагрузки и освещения. Приведенотехнико-экономическое обоснование выбора. Спроектировано внутрицеховоеэлектроснабжение, т.е. выбраны кабели для силовых распределительных пунктов имощных потребителей, сгруппированы приемники и выбраны силовые пункты,автоматические выключатели. Рассчитаны токи короткого замыкания на напряжение0,4 кВ и 6 кВ. Также спроектировано внутрицеховое электроснабжение, выбраныкабели, питающие трансформаторные подстанции. Осуществлено проектирование РП на6 кВ, в частности, выбор вакуумных выключателей, реакторов, трансформаторовтока и напряжения. Выбрано основное оборудование и его расположение враспределительном пункте и цеховых трансформаторных подстанциях.
Дляобеспечения надежности и безопасности применены средства автоматики и защитыотдельных элементов системы электроснабжения.
В разделебезопасность жизнедеятельности рассмотрены вопросы проведения инструктажей потехнике безопасности на производстве, использования индивидуальных средствзащиты. Произведен расчет заземления насосной установки на 0,4 кВ.
Экономическаячасть включила в себя составление сметы, пересчет сметы в ценах 2007 года,расчет численности бригады, составлена таблица калькуляции статей и таблицатехнико-экономических показателей проектируемой электрической сети.
Список используемой литературы
1. Анастасиев П.И.,Бранзбург Е.З., Коляда А.В. Проектирование кабельных сетей. –М.: Энергия. 1980. – С. 384
2. Андреев В.А.,Бондаренко Е.В. Релейная защита и телемеханика в системахэлектроснабжения. – М.: Высшая школа, 1975. – С. 375
3. Беляев А.В. Выбораппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. – Л.: Энергоатомиздат. 1988. – С. 176
4. Барыбин Ю.Г. Справочникпо проектированию электроснабжения. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – С. 576
5. Вишняков Г.К.,Гоберман Е.А., Гольцман С.Л. Справочник по проектированиюподстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – С. 352
6. Григорьев В.И.,Киреев Э.А., Миронов В.А. Электроснабжение и электрооборудованиецехов. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – С. 246
7. Кнорринг Г.М. Справочнаякнига для проектирования электрического освещения. – Л.: Энергия, 1976. –С. 432
8. Князевский Б.А. Охранатруда в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – С. 384
9. Коновалова Л.Л.,Рожкова А.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. –М.: Энергоатомиздат, 1989. – С. 528
10. Каталогэлектротехнической продукции, 2000 г. – С. 224
11. Неклепаев Б.Н.,Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций:Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.:Энергоатомиздат, 1989. – С. 608
12. Сибикин Ю.Д.,Сибикин М.Ю., Яшков В.А. Электроснабжение промышленныхпредприятий и установок. – М.: Высшая школа, 2001. – С. 336
13. СНиП IV-6–82.Приложение. Сборники расценок на монтаж оборудования. Сб. 8. Электротехническиеустановки / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. – С. 191
14. Федоров А.А.,Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломногопроектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие длявузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – С. 368
15. Шеховцов В.П. Расчети проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсовогопроектирования. – М.: Форум, 2003. – С. 214
16. Правила устройстваэлектроустановок / Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат, 1985. – С. 640