Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия

Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия
Ведомость электрических нагрузок по собственным нуждам
№
Наименование
Руст, кВт
Категория
1
Цех №1
400


2
Цех№3
500


3
Маслохозяйство
100


4
Насосная
50


5
Склад
22


6
Испытательная станция
30


7
Точное литье
500


8
Кузнечно-прессовочный цех
450


9
Цех №4( гальванический)
400


10
Компрессорная
200


11


100


12
Гараж
20


13
Столовая
15


14
Административно- бытовой корпус
30


15
Столярная мастерская
50


16
Проходная
10


17
Склад
15


1.1 Определение расчетных электрических нагрузок по объектам СН подстанции
Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.
Расчет приведем на примере объекта №1 (ГЩУ):
Номинальная мощность: Pн=400 кВт
Коэффициент спроса: Кс=0,85
cosφ=0.8, tgφ=0.75
Расчетная активная нагрузка:
/>=/> (1.1)
Расчетная реактивная нагрузка:
/>(1.2)
Рр=0,85*400=340 (кВт)
Qp=340*0,75=255 (кВар)
Полная расчетная нагрузка:
/>(1.3)
/>(1.4)
/>(1.5)
/>(1.6)
где Pp.o.-расчетная осветительная нагрузка;
Рн.о.-номинальная мощность освещения;
Кс.о.-коэффициент спроса на освещение;
Руд –удельная мощность освещения[3];
F –площадь цеха.
Рн.о=25*897=22500 (Вт)=22,5 кВт
Pp.o.=22,5*0,9=20,25 (кВт)
Pp∑=340+20,25=360,25 (кВт)
Qp∑=Qp
реактивная нагрузка освещения не рассчитывается.
Qp∑=265 кВар
/>(кВА)
Значения расчетных нагрузок по всем объектам собственных нужд заносятся в таблицу №1.1.1
№
Наименование
Силовая нагрузка
Осветительная нагрузка
Расчетная нагрузка




Рном, кВт
Кс
Cosφ/
Tgφ
Рр, кВт
Qp, кВар
F,м2
Руд, Вт/м2
Рн.о., кВт
Кс.о.
Рр.о.,
кВт
Рр∑, кВт
Qр∑, кВар--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
12
9
314
10
3,14
0,6
1,88
13,88
9
16,5
13
Столовая
15
0,6
0,8/0,75
9
6,75
180
10
1,8
0,6
1,08
10,08
6,75
12,2
14
Административно-бытовой корпус
30
0,8
0,75/0,88
24
21,2
298
14
4,2
0,6
2,52
26,52
21,2
34
15
Столярная мастерская
50
0,75
0,7/1,02
37,5
38,3
336,4
20
6,74
0,85
5,73
43,23
38,2
57,7
16
Проходная
10
0,7
0,8/0,75
7
5,25
24
15
0,36
0,8
0,3
7,3
5,25
8,9
17
Склад
15
0,5
0,6/1,3
7,5
9,75
165
10
1,65
0,6
0,99
8,5
9,75
12,9
Итого до 1000 В
2892
-
-
2201,9
1744,5
4168,4
-
74,82
-
59,44
2261,4
1744,5
2858,65
Осветительная нагрузка
-
-
-
-
-
174856,6
2
349,7
1
349,7
-
-
-
Итого по СН
2892
-
-
2201,9
1744,5
-
-
424,52
-
409,14
2611,04
1744,5
3140,2
1.2 Определение расчетной мощности по собственным нуждам в целом с учетом компенсирующего устройства
∑Рр∑=2261,4 кВт
∑Qр∑=1744,5 кВар
∑Sр∑=2858,65 кВА
Потери в трансформаторах КТП:
∆Ртц=0,02* Sр∑ (1.7)
∆Qтц=0,1* Sр∑ (1.8)
∆Ртц=0,02*2858,65=58,2 (кВт)
∆Qтц=0,1*2858,65=285,865 (кВар)
Расчет нагрузки данной ступени:
/>. (1.9)
/>(1.10)
где Рр осв.тер. — осветительная нагрузка открытой территории.
Рр=2261,4+58,2+349,7=2669,3 (кВт)
Qp=1744,5+285,865=2030,4 (кВар)
Расчет нагрузки компенсирующего устройства:
/>(1.11)
где tgφном — номинальный коэффициент реактивной мощности.
/>
Среднегодовая мощность работы предприятия:
/>/>(1.12)
где Тма=6000 ч.- число часов использования максимума активной нагрузки[3]
Тг=6400 ч.-годовое число работы предприятия[3]
Рсг=2669,3*6000/6400=2502,5 (кВт)
/>(1.13)
Qky=2502,5(0,76-0,33)=1076,1 (кВар)    продолжение
--PAGE_BREAK--
Выбираем стандартные КУ:
2*УКЛ-10,5-450 93[1]
Потери мощности КУ:
∆Рку=0,002*Qкуст. (1.14)
∆Рку=0,002*900=1,2 (кВт)
Расчет нагрузки на шинах ЦРП:
/>(1.15)
/>(1.16)
Ррцрп=2669,3+1,8=2671,1 (кВт)
Qрцрп=2030,4-900=1130,4 (кВар)
Расчетная нагрузка предприятия на этой ступени (питающие линии) с учетом разновременности максимума:
/>(1.17)
где Кр.м — коэффициент разновременности максимумов нагрузки по активной мощности (Кр.м
/>(кВА)
1.3 Определение рационального напряжения
Расчетная нагрузка СН Sp=2.76 МВА. В распределительных сетях промышленных предприятиях для питания используют напряжение 6,10 кВ. Напряжение 10 кВ целесообразнее, так как источник питания работает на этом напряжении.
В сложившейся ситуации будет нецелесообразно и неэкономично использовать схему электроснабжения с главной понизительной подстанцией (ГПП). Целесообразно использовать схему с одним приемным пунктом электроэнергии — главный распределительный пункт. (ГРП или ЦРП).
1.4 Картограмма электрических нагрузок и определение центра электрических нагрузок, выбор места расположения ЦРП и ЦТП
С целью определения места расположения ЦРП, а также цеховых ТП при проектировании строят картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещение на генеральном плане предприятия (или цеха) окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам.
Радиусы окружностей картограммы:
/>(1.18)
где Ррi-расчетная активная нагрузка i-го цеха
m — принятый масштаб для определения площади круга [1].
Расчет составляющих картограммы электрических нагрузок на примере расчета по ТМХ (здание №2).Вводим систему координат XOY. Делим площадь здания на два прямоугольника, находим центры этих фигур.
F1=274,95 м2F2=392,9 м2
х1 =194 м х2=214 м
у1=190 м у2=189 м
Определим центр здания [1]:
/>(1.19)
/>(1.20)
/>(м)
/>(м)
ЦЭМ здания ТМХ имеет координаты (204,8;189,5) м. Расчет по всем потребителям СН сводится в таблице №1.4.1.
Выделим сектор осветительной нагрузки (радиус окружностей и угол нагрузки) на примере ТМХ:
/>(о.е.)
/>(1.21)
/>
Определим ЦЭН по предприятию в целом:
/>
/>
ЦЭН предприятия → (208;172,8) м.
Таблица №1.4.1.
№
Координаты центров
Fi, м2
Pi, кВт
∑Pi*xi
∑Pi*yi
ri (о.е.)
α0
Рр.ав, кВт


xi, м
yi, м














1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
104,5
192,5
897
360,25
37646,125
69348,125
3,4
20,08
20,25
2
204,8
189,5
604
409,06
83775,5
77516,9
3,6
8,01
9,06
3
149
418
168
71,65
10675,85
29949,7
1,5
8,4
1,65
4
149
304
168
36,65
5460,85
111441,6
1,1
15,6
1,65
5
146
192,5
49
15,89
2319,94
3058,8
0,7
11,5
0,49    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
канал-траншея
0,8
12,08
24,16
16
16
10,06
ААШВ 3*16


Л3
15,03
30,07
0,057
канал-траншея
0,9
12,85
25,7
16
16
10,7
ААШВ 3*16
Л4
14,18
28,36
0,6
траншея
0,85
12,83
25,66
16
16
10,69
ААШВ 3*16
Л5
12,45
24,9
0,55
траншея
0,9
10,64
21,28
16
16
8,86
ААШВ 3*16
Л6
14,35
28,7
0,202
траншея
0,9
12,26
24,52
16
16
10,22
ААШВ 3*16
Л7
68,28
136,56
0,112
канал
0,9
58,35
116,7
50
50
48,62
АВВГ
3*50+1*25
Л8
41,69
83,38
0,022
канал
0,9
35,63
71,26
25
25
29,69
АВВГ 3*25+1*16
Л9
20,16
40,32
0,03
траншея
0,9
17,23
34,46
6
6
14,36
АВВГ 3*16+1*10
Л10
15,1
30,2
0,019
траншея
0,9
12,9
25,8
4
4
10,75
АВВГ 3*10+1*6
Л11
24,56
49,13
0,082
траншея
0,85
22,23
44,46
10
10
18,52
АВВГ 3*16+1*10
Л12
67,92
135,84
0,054
траншея
0,9
58,08
116,1
50
50
48,4
АВВГ
3*50+1*25
Л13
8,81
17,63
0,048
траншея
1
6,78
13,56
4
4
5,65
АВВГ 3*6+1*4
Л14
6,45
12,9
0,047
траншея
1
4,95
9,9
4
4
4,12
АВВГ 3*6+1*4
Л15
9,32
18,64
0,04
траншея
1
7,17
14,34
4
4
5,97
АВВГ 3*6+1*4
Л16
135,47
210,95
0,05
траншея
0,9
115,79
231,58
95
95
96,49
АВВГ 3*95+1*50
Л17
11,9
23,8
0,02
траншея
1
9,85
18,31
4
4
7,6
АВВГ 3*10+1*6
ААШВ — кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой гладкой оболочке в поливинилхлоридном шланге.
АВВГ – кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией и оболочке из поливинилхлоридного пластиката.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Прокладка кабелей на территории открытых ГУ подстанций в кабельных каналах [9].
2. Технико-экономический расчет
Технико-экономические расчеты выполняют для:
— наиболее рациональной схемы электроснабжения цехов и предприятия в целом;
— экономически обоснованного числа, мощности и режима работы трансформаторов ЦТП;
— электрических аппаратов и токоведущих средств;
— сечений проводов, шин и жил кабелей.
Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна многовариантность решения задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений.
При технико-экономических расчетах систем электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:
технические, которые сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметрах, характеризующих рассматриваемый вариант;
экономические, при которых расчет вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых условий развития техники с учетом одних и тех же экономических показателей, характеризующих рассматриваемый вариант [1].
Каждый вариант должен соответствовать требованиям предъявляемым к системам промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПЭУ.
2.1 капитальные вложения в электрические аппараты и трансформаторы
l>200 м – два выключателя в начале и конце линии;
l
Выбираем вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-20/630 и масляные трансформаторы типа ТМ.
Таблица №2.1.1.
Наименование линии
Выключатели
Трансформаторы


тип
количество
К1, т.р.
К2, т.р.
тип
количество
К1, т.р.
К2, т.р.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вариант №1
Л1
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*160
100,62
201,24
Л2
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
185,76
371,52
Л3
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
371,52
Л4
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
371,52
Л5
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
371,52
Л6
BB/TEL
2
-
185,76
ТМ
2*400
-
371,52
Вариант №2
Л1
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
185,76
Л2
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*630
114,81
229,62
Л3
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
185,76
Л4
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
185,76
Л5
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
185,76
Вариант №3
Л1
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*160
-
100,62
Л2
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-
185,76
Л3
BB/TEL
1
92,88
-
ТМ
2*400
-    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
16
0,112
0,13
0,02912
86,5
19,4
Л2
2
ААШВ
16
0,12
0,13
0,0312
86,5
20,75
Л3
2
ААШВ
16
0,057
0,13
0,01482
86,5
9,85
Л4
2
ААШВ
16
0,06
0,13
0,0156
86,5
10,4
Л5
2
ААШВ
16
0,055
0,13
0,0143
86,5
9,5
Л6
2
ААШВ
16
0,202
0,13
0,05252
86,5
34,95
Л7
2
АВВГ
50
0,112
0,47
0,10528
75
16,8
Л8
2
АВВГ
25
0,022
0,24
0,01056
57
2,5
Л9
2
АВВГ
16
0,03
0,15
0,009
50,5
3,05
Л10
2
АВВГ
10
0,019
0,09
0,00342
45
1,7
Л11
1
АВВГ
16
0,082
0,15
0,0123
50,5
4,15
Л12
2
АВВГ
50
0,054
0,47
0,05076
75
8,1
Л13
1
АВВГ
6
0,048
0,06
0,00288
42,5
2,05
Л14
1
АВВГ
6
0,047
0,06
0,00282
42,5
2
Л15
1
АВВГ
6
0,04
0,06
0,0024
42,5
1,7
Л16
2
АВВГ
95
0,05
0,9
0,009
130
13
Л17
1
АВВГ
10
0,02
0,09
0,0018
45
0,9
вариант 1: ∑G=0.44629 т.р., ∑Кл=32,321 т.р.
вариант 2: ∑G=0,47737 т.р., ∑Кл=32,801 т.р.
вариант 3: ∑G=0,36778 т.р., ∑Кл=32,16 т.р.
2.3 Стоимость потерь электроэнергии в КЛ и амортизационные отчисления
Потери электроэнергии, кВтч/год:
/>(2.3)
где ∆Р- фактические потери электроэнергии, кВт:
/>(2.4)
где ∆Pн — номинальные потери на 1 км линии [1]
Тг — годовое число часов работы.
Стоимость потерь электроэнергии:
/>(2.5)
где С0= 0,4 р/кВтч (0,0004 т.р./кВтч)
Стоимость амортизационных отчислений:
/>(2.6)
где φл=0,06-коэффициент амортизации на линии.
Вариант №1, линия 1:
l=0,112 км, две линии, ∆Pн=39 кВт/км [1].
∆Р=2*0,112*39=8,736 (кВт)
∆Э=8,736*6400=55910,4 (кВтч/год)
СПкл=0,0004*55910,4=22,364 (т.р.)
Сакл=0,06*3,88=0,2328 (т.р.)
Расчеты по вариантам сводим в таблицу №2.3.1.
Таблица №2.3.1.    продолжение
--PAGE_BREAK--
наименование линии
n
l, км
∆Pн, кВт/км
∆Р, кВт
∆Э, кВтч/год
СПкл, т.р.
Кл, т.р.
Сакл, т.р.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вариант №1
Л1
2
0,112
39
8,736
55910,4
22,364
19,4
0,2328
Л2
2
0,13
39
10,14
64896
25,958
22,5
0,27
Л3
2
0,057
39
4,446
28454,4
11,818
9,85
0,1182
Л4
2
0,06
39
4,68
29952
11,98
10,5
0,126
Л5
2
0,055
39
4,29
27456
10,982
9,5
0,114
Л6
2
0,202
39
15,756
100838,4
40,33
34,95
0,419
Л7
2
0,112
77
17,248
110387,2
44,156
16,8
0,202
Л8
2
0,022
75
3,3
21120
8,448
2,5
0,03
Л9
2
0,03
71
4,26
27264
10,906
3,05
0,0366
Л10
2
0,019
71
2,698
17267,2
6,907
1,9
0,0288
Л11
1
0,02
67
1,34
8576
3,43
0,9
0,0108
Л12
1
0,105
60
6,3
40320
16,128
4,45
0,0534
Л13
2
0,054
77
8,316
53222,4
21,289
8,1
0,0972
Л14
1
0,01
71
0,71
4544
1,818
0,505
0,0061
Л15
1
0,054
60
3,24
20736
8,294
2,3
0,0276
Л16
1
0,033
60
1,98
12672
5,069
1,4
0,0168
Л17
2
0,05
83
8,3
53120
21,248
13
0,156
Вариант №2
Л1
2
0,13
39
10,14
64896
25,958
22,5
0,27
Л2
2
0,055
39
4,29
27456
10,982
9,5
0,114
Л3
2
0,062
39
4,836
30950,4
12,38
10,7
0,128
Л4    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
17,74
185,76
18,576
3
2*400
0,31
1,564
7,04
7,4928
47953,92
19,19
185,76
18,576
4
2*400
0,4
1,564
7,04
8,76
56064
22,426
185,76
18,576
5
2*400
0,27
1,564
7,04
6,929
44349,44
17,74
185,76
18,576
6
2*400
0,32
1,564
7,04
7,6334
48855,04
19,54
185,76
18,576
Вариант №2
1
2*400
0,27
1,564
7,04
6,929
44349,44
17,74
185,76
18,576
2
2*630
0,22
2,302
10,025
9,015
57696
23,078
229,62
22,962
3
2*400
0,34
1,564
7,04
7,915
50657,28
20,263
185,76
18,576
4
2*400
0,36
1,564
7,04
8,1968
52459,52
20,98
185,76
18,576
5
2*400
0,32
1,564
7,04
7,6334
48855,04
19,54
185,76
18,576
Вариант №3
1
2*160
0,25
0,71
2,586
2,713
17363,2
6,9
100,62
10,062
2
2*400
0,27
1,564
7,04
6,929
44349,44
17,74
185,76
18,576
3
2*400
0,38
1,564
7,04
8,478
54261,76
21,705
185,76
18,576
4
2*400
0,35
1,564
7,04
8,056
51558,4
20,623
185,76
18,576
5
2*400
0,27
1,564
7,04
6,929
44349,44
17,94
185,76
18,576
6
2*400
0,32
1,564
7,04
7,6334
48855,04
19,54
185,76
18,576
вариант 1:
∑∆Э=258935,04 кВтч/год
∑Сптр=103,526 т.р.
∑Сатр=102,942 т.р.
∑Ктр=1029,42 т.р.
вариант 2:
∑∆Э=254017,28 кВтч/год
∑Сптр=101,601 т.р.
∑Сатр=97,266 т.р.
∑Ктр=972,66 т.р.
вариант 3:
∑∆Э=260737,28 кВтч/год
∑Сптр=104,448 т.р.
∑Сатр=102,942 т.р.
∑Ктр=1029,42 т.р.
2.5 Сравнение эксплуатационных расходов по схемам электроснабжения
/>(2.14)
Вариант №1:
З=0,12*(32,321+1029,42+650,16)+(65,016+102,942+271,125+1,9453+103,526)==818,458 (т.р.)
Вариант №2:
З=0,12*(464,4+972,66+32,801)+(46,44+97,266+1,9681+306,941+101,601)=789,394 (т.р.)
Вариант №3:
З=0,12*(650,16+1029,42+32,16)+(65,016+102,942+1,9296+272,637+104,448)=820,851 (т.р.)
Потери электроэнергии:    продолжение
--PAGE_BREAK--
Вариант№1:
∑∆Э=935671 кВтч/год
Вариант№2:
∑∆Э=1021370,8 кВтч/год
Вариант№3:
∑∆Э=942337,28 кВтч/год
Меньшие расходы кап. вложений во 2-ом варианте, но меньшие потери электроэнергии в 1-ом варианте.
Для дальнейшего расчета выберем вариант №1: средний расход кап. вложений, меньшие потери электроэнергии.
3. Расчет токов короткого замыкания
Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно выбрать токи КЗ и по ним выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.
Для расчета токов КЗ составляем схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения.
Sб=120 МВА
Uб=10,5 кВ
/>(кВ)
Расчет сопротивлений элементов системы электроснабжения производится в о.е. при базисных условиях.
Сопротивление системы:
/>(3.1)
/>(о.е.)
Сопротивление линии система- ГРП:
/>(3.2)
/>(3.3)
хКЛ1=0,081*0,01*/>2=0,0009 (о.е.)
rКЛ1=/> (о.е.)
Сопротивление линии ГРП-ТПЗ:
/>(о.е.)
/>(о.е.)
Сопротивление трансформатора ТПЗ:
/>(3.4)
/>(3.5)
/>(о.е.)
/>(о.е.)
Точка К1:
/>
/>(кА)
/>
где куд — ударный коэффициент [1]
Ударный ток:
/>(кВ)
/>(кВА)
Точка К2:
/>
/>(кА)
/>[1]
/>(кВ)
/>(кВА)
Точка К3:
/>
/>(кА)
/>[1]
/>(кВ)
/>(кВА)
4. Проектирование цехового электроснабжения
Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1000 В (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делятся на следующие классы: помещения с нормальной средой, жаркой, влажной, сырой, особо сырой, пыльной, химически активной, с пожароопасными и взрывоопасными зонами. Помещения с пожаро- и взрывоопасными зонами имеют особую классификацию, обусловленную различными условиями образования взрыво- и пожароопасных веществ и смесей.
При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает решающее влияние на степень защиты применяемого оборудования.
В данном разделе будем рассчитывать цеховое электроснабжение трансформаторно-масляного хозяйства (ТМХ) подстанции «Бугульма-500».
Ведомость электрических нагрузок по трансформаторно-масляному хозяйству ПС «Бугульма-500».
№
Наименование приемников электроэнергии
Количество
Руст, кВт
1
Насос
1
5,5
2
Насос
1
5,5
3
Насос
1
5,5
4
Точильный
1
2,2
5
Станок сверлильный
1
2,2
6
Станок сверлильный
1
2,2
7
Станок сверлильный
1
2,2
8
Станок наждачный
1
1,1
9
Сварочный аппарат
1
1,0    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1,9
-
-
1,76
1,9
2,6
3,76


Итого по группе А
12
2,2/55
18,7
-
-
151,68
79,09
-
-








Группа В
5
СП 1
8
1,1/10
34,2
0,4
0,83/0,67
13,68
9,17
8
1,5
20,52
10,09
22,87
33,05
6
СП 2
8
2,2/11
40,5
0,85
0,78/0,8
34,42
27,54
-
-
34,42
27,54
44,08
63,7
7
Мостовой кран
3
22/75
152
0,3
0,5/1,7
45,6
77,52
3
2,16
98,5
85,27
130,28
188,27


Итого по группе В


























8
Осветительная нагрузка
F 1152 м2
Руд 20 Вт/м2
Рном 23,1 кВт
0,8
0,8/0,75
18,48
13,86
-
-
18,48
13,86
23,1
33,3


Итого по осветительной нагрузке




























Итого по ТМХ в целом


























4.2 Расчет распределительной сети
Расчет проводится для выбора защитной аппаратуры (предохранители, автоматические выключатели) и кабельных линий.
Номинальный ток:
/>(4.7)
где η- кпд двигателя [2]
Рн — номинальная (Установленная) мощность двигателя.
Пусковой ток:
/>(4.8)
где λ- кратность пускового тока [3].
Для выбора предохранителей Iном плавкой вставки:
/>(4.9)
где α- пусковой коэффициент (при легком пуске электродвигателя α=2,5 [3]).
Допустимый ток:
/>(4.10)
где Кз — коэффициент защитного аппарата.
Для предохранителей Кз=0,33
Для автоматов Кз=0,8
Iза — номинальный ток защитного аппарата.
Для выбора автоматических выключателей ( автоматов):
Ток срабатывания в зоне перегрузки (ток трогания):
/>(4.11)
Расчеты сводим в таблицу № 4.2.1. и № 4.2.2    продолжение
--PAGE_BREAK--
Таблица №4.2.1
№
Рном, кВт
/>н
η
Iном, А
λн
Iпуск, А
/>
Iвставки, А
Кз*Iза
Тип предохранителя
Марка и сечение кабеля
Iдоп кабеля, А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
4
2,2
0,68
0,79
5,9
6,5
38,35
15,34
20
6,6
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
5
2,2
0,87
0,83
4,4
6,5
28,6
11,4
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
6
2,2
0,87
0,83
4,4
6,5
28,6
11,4
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
7
2,2
0,87
0,83
4,4
6,5
28,6
11,4
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
8
1,1
0,87
0,775
2,36
5,5
12,98
5,19
6
1,98
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
9
1,0
0,87
0,875
19
7,5
142,5
57
60
19,8
ПН2-100
АВВГ 3*4+1*2,5
23
10
5,5
0,74
0,83
12,94
5,5
71,17
28,47
30
9,9
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
11
5,5
0,74
0,83
12,94
5,5
71,17
28,47
30
9,9
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
12
11
0,87
0,875
20,88
7,5
156,6
62,64
80
26,4
ПН2-100
АВВГ 3*4+1*2,5
23
13
11
0,87
0,875
20,88
7,5
156,6
62,64
80
26,4
ПН2-100
АВВГ 3*4+1*2,5
23
14
2,2
0,83
0,8
4,8
6
28,8
11,52
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
15
2,2
0,83
0,8    продолжение
--PAGE_BREAK--
4,8
6
28,8
11,52
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
16
2,2
0,83
0,8
4,8
6
28,8
11,52
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
17
2,2
0,83
0,8
4,8
6
28,8
11,52
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
18
2,2
0,83
0,8
4,8
6
28,8
11,52
15
4,95
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
19
7,5
0,86
0,875
14,4
7,5
108
43,2
50
16,5
ПН2-100
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
20
5,5
0,91
0,875
9,98
7,5
74,85
29,94
30
9,9
НПН-60
АВВГ 3*2,5+1*2,5
19
Таблица №4.2.2.
№
Рном, кВт
Iном, А
Iпуск, А
Тип выключателя
Iном.ращ, А
Iсраб, А
Марка и сечение кабеля
Iдоп кабеля, А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
55
94,93
711,98
ВА 53-39
630
787,5
АВВГ 3*50+1*25
110
2
55
94,93
711,98
ВА 53-39
630
787,5
АВВГ 3*50+1*25
110
3
55
94,93
711,98
ВА 53-39
630
787,5
АВВГ 3*50+1*25
110
21
75
129,5
906,5
ВА 55-39
1000
1250
АВВГ 3*70+1*35
140
22
55
95,47
668,3
ВА 53-39
630
787,5
АВВГ 3*50+1*25
110
23
22
39,25
255,13
ВА 51-37
250
312,5
АВВГ 3*10+1*6
42
Произведем выбор защитной аппаратуры для силовых пунктов СП 1 (5,6,7,8,9,10,11,20).(4.12)
Iпик=455,3+(33,05+0,4*70,05*/>)=510,05 (А)
Iном.ращ.эл.маг.=1,2*510,05=612,06 (А)
Выберем типа ВА 55-39, Iном.ращ.=630 А
АВВГ 3*16+1*10 мм2
СП 2 (12,13,14,15,16,17,18,19)
Iном.ращ.тока=1,25*63,7=79,625 (А)
Iном=/> (А)
Iпуск=90,4*7=632,8 (А)
Iпик=632,8+(63,7+0,85*90,4*/>)=756,02 (А)
Iном.ращ.эл.маг.=1,2*756,02=907,22 (А)
Выбираем автомат типа ВА 55-39, Iном.ращ.=1000 А.
АВВГ 3*35+1*25 мм2
Шкаф управления мостовым краном
Iном.ращ.тока=1,25*188,27=235,3 (А)    продолжение
--PAGE_BREAK--
Iном=/>(А)
Iпуск=462,4*6,5=3005,6 (А)
Iпик=3005,6+(188,27+0,3*462,4*/>)=3290,9 (А)
Iном.ращ.эл.маг.=1,2*3290,9=3949 (А)
Выбираем автомат типа ВА 75-47, Iном.ращ.=4000 А.
2*АВВГ 3*150+1*95 мм2.
4.3 Расчет токов КЗ установок до 1000 В
Номинальное напряжение:
Uном=0,4 кВ
Сопротивления трансформаторов:
/>(4.13)
/>(4.14)
/>(мОм)
/>(мОм)
Сопротивление выключателя ВА-53:
rкв=0,15 мОм
хкв=0,1 мОм
rк=0,4 мОм
где КВ — токовая катушка выключателя
rк – переходное сопротивление контакта.
Сопротивление кабельной линии:
rкаб=0,62*0,0075=4,65 (мОм)
хкаб=0,09*0,0075=0,675 (мОм)
5)
/>
/>
6) Ток КЗ от системы:
/>(4.15)
/>(кА)
7) Ток подпитки двигателя:
/>(4.16)
/>
8) Iкз=9,42+0,45=9,87 (кА)
9) Определим ударный ток КЗ:
/>[1]
Ударный ток от системы:
/>
Ударный ток от двигателя:
iуд.дв.=6,5*100=0,65 (кА)
iукз=16,22+0,65=16,87 (кА)
10) Определяем ток однофазного КЗ:
/>(4.17)
где ρ- плотность материала (для Alρ=0.028 />)
/>(мОм)
/>(мОм)
/>(4.18)
где zтр — полное сопротивление трансформатора
zл — полное сопротивление кабельной линии.
/>(кА)
5. Проектирование освещения производственных помещений
Рабочее освещение проводят во всех помещениях, а также на тех участках территории, где в ночное время проводится какая-либо работа или есть движение людей и транспорта. Внутреннее и наружное освещение имеют раздельное управление. Нормальное напряжение сетей рабочего освещения 380/220 В.
Аварийное освещение нужно проводить в основных помещениях и на тех рабочих местах, где недопустимы перерывы в работе эксплуатационного персонала. Нормальное аварийное и рабочее освещение совместно обеспечивают необходимую по нормам освещенность помещений и рабочих мест. Питание к ним подводится от общего источника питания. При аварии рабочее освещение гаснет, а аварийное автоматически переключается на независимый источник питания (аккумуляторную батарею, генератор с автоматически запускаемым двигателем внутреннего сгорания). Таким образом, аварийное освещение должно иметь электрическую сеть, отдельную от сети рабочего освещения.
Дополнительное освещение предусматривается в тех местах, где ведутся работы по ремонту и осмотрам оборудования. Дополнительное освещение питают от сети рабочего освещения при помощи переносных трансформаторов со вторичным напряжением 36 или 12 В, включаемых в штепсельные розетки. Вдоль наружной ограды подстанции устраивают усиление освещения охранной полосы с питанием его от сети рабочего освещения.
5.1 Светотехнический расчет осветительных установок
Произведем расчет осветительных установок для производственных помещений здания ТМХ.
Трансформаторная.
Ен=50 лк, h=4 м, S=44 м2.
Выбираем светильник для ламп накаливания типа «У-200»:
hp=4-0.5=3.5 (м)
где />hс — высота света.
Кривая силы света К (концентрированная) />λэ=0,6 [6]
Расстояние между светильниками одного ряда:
/>(5.1)
La=0.6*3.5=2.1 (м)
2la=8-2,1*3=1,7 (м)→la=0,85 м
lВ=1,45 м, LВ=2,6 м
La/LВ=2,1/2,6=0,8
Определяем индекс помещения:
/>(5.2)
/>
ρn=50%, ρс=30%, ρр=10% />η=41% [6]
Расчетный световой поток:
/>(5.3)
/>(лм)    продолжение
--PAGE_BREAK--
где Кз — коэффициент запаса, учитывающий уменьшение освещенности в процессе эксплуатации.
z — поправочный коэффициент, представляющий собой отношение средней освещенности к минимальной освещенности.
z=1,15 для ЛН и ДРЛ
z=1,1 для л.л.
N — количество светильников.
Принимаем к установке лампы накаливания общего назначения типа Б-220-100, Фн=1320 лм, Р=100 Вт.
Фактическая освещенность:
/>(5.4)
/>(лк)
Ен
Общая мощность всех ламп:
/>
Робщ=100*8=800 (Вт)
Удельная мощность освещения:
/>(5.6)
/>(Вт/м2)
Котельная.
Ен=50 лк, h=4 м, S=33м2
К установке принимаем светильники «У-200»
hp=4-0.5=3.5 (м)
λэ=0,6
La=0.6*3.5=2.1 (м)
la=(6-2,1*2)/2=0,9 (м)
lВ=1,75 м, LВ=2 м
La/LВ=1,05
Количество светильников 6 штук.
/>
ρn=50%, ρс=30%, ρр=10% />η=0,38
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-100, Р=100 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=100*6=600 (Вт)
/>(Вт/м2)
Мастерская
Ен=50 лк, h=4 м, S=85,5м2
К установке принимаем светильники «У-200»
hp=4-0,5-0,8=2,7 (м)
где hpn=0,8- высота рабочей поверхности.
λэ=0,6
Количество светильников 15 штук (3 ряда по 5 шт.)
La=0.6*2,7=1,62 (м)
принимаем La=2,5 м, n рядов=3
2la=12-2,5*4=2 (м)→la=1 м
lВ=1,175 м, LВ=2,4 м
/>
ρn=50%, ρс=30%, ρр=10% />η=0,52
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-100-235
Фн=1000 лм, Р=100 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=100*15=1500 (Вт)
/>(Вт/м2)
Ремонтное отделение.
Ен=50 лк, h=4 м, S=82,5м2
К установке принимаем светильники «У-200»
λэ=0,6
hp=4-0,5=3,5 (м)
La=0.6*3,5=2,1 (м)
Количество светильников 14 штук (2 ряда по 7 шт.)
la=1,2 (м)
lВ=1,7 м, LВ=2,1 м
La/LВ=2,1/2,1=1
/>
ρn=50%, ρс=30%,ρр=10% />η=0,47
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-235-100
Фн=1000 лм
/>(лк)
Ен
Робщ=100*14=1400 (Вт)
/>(Вт/м2)
Сан. узел
Ен=50 лк, h=4 м, S=16,5м2
К установке принимаем светильники «У-200»
hp=4-0,5=3,5 (м)
La=0.6*3,5=2,1 (м)     продолжение
--PAGE_BREAK--
Принимаем La=1,9 м, la=0,85 (м)
Один ряд с 3-мя светильниками
/>
ρn=70%, ρс=50%, ρр=30% />η=34%
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-100
Фн=1320 лм, Р=100 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=100*3=300 (Вт)
/>(Вт/м2)
Насосная.
Ен=50 лк, h=4 м, S=44м2
К установке принимаем светильники «У-200»
La=0.6*3,5=2,1 (м)
два ряда по 4 светильника
la=0,85 (м)
lВ=1,45 м, LВ=2,6 м
/>
ρn=50%, ρс=30%, ρр=10% />η=41%
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-100
Фн=1320 лм, Р=100 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=100*8=800 (Вт)
/>(Вт/м2)
Коридор.
Ен=50 лк, h=4 м, S=23,1м2
hp=4-0,5=3,5 (м)
К установке принимаем светильники «У-200»
La=0.6*3,5=2,1 (м)
Принимаем La=2,4 м, la=1 (м)
/>
ρn=70%, ρс=50%, ρр=30% />η=24%
/>(лм)
Принимаем ЛН типа Б-220-100
Фн=1320 лм, Р=100 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=100*6=600 (Вт)
/>(Вт/м2)
Участок ремонта насосов
Ен=300 лк, h=25 м, S=274,95м2
В этом помещении применим светильники типа РСП-0,5/ГОЗ с лампами ДРЛ. Светильники будут устанавливаться на кронштейнах к стенам на высоте 10 и 25 м.
hp=10 (м)
λэ=0,6
принимаем расстояние La=4 м, la=1,75 м
2 ряда по 5 светильников
/>
ρn=50%, ρс=30%, ρр=10% />η=43%
/>(лм)
Принимаем ДРЛ-700
Фн=35000 лм, Р=700 Вт
/>(лк)
Ен
Робщ=10*700=7000 (Вт)
/>(Вт/м2)
На высоте 25 м устанавливаем 8 ламп ДРЛ-700 по 4 штуки на каждую сторону.
Робщ=700*8=5600 (Вт)
/>(Вт/м2)
По всему помещению:
Робщ∑=7000+5600=12600 (Вт)
/>(Вт/м2)
5.2 Проверка точечным методом
1. Трансформаторная.
Выбираем контрольные точки А и В, расстояния выбираются согласно масштабу.
hp=3.5 м
Фн=1320 лм
Ен=50 лк
d — расстояние от оси светильника [6]
точки
№ светильников
d, м
e, лк
n*e, лк
А
1;2;7;8
1,7
12
4*12=48


3;6    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
6
6


6
3,7
4,2
4,2
/>(лк)
∆Е=/>
∆Е в допустимых пределах.
6. Насосная.
hp=3,5 м
Фн=1320 лм
Ен=50 лм
точки
№ светильников
d, м
e, лк
n*e, лк
А
1;2;7;8
1,7
12
48


3;6
3,4
5
10


4;5
5,5
1,75
3,5
В
1;8
1,3
14
28


2;7
2,5
8
16


3;6
4,4
2,8
5,6


4;5
6,5
1,15
2,3
/>(лк)
∆Е=/>
∆Е в допустимых пределах.
5. Сан. узел — не проверяется.
Ен=50 лм, hp=3,5 м, Фн=1320 лм, 1 ряд по 3 светильника
7. Коридор – не проверяется.
Ен=50 лм, hp=3,5 м, Фн=1320 лм, 1 ряд по 6 светильников.
5.3 Электротехнический раздел
Расчетная нагрузка питающей сети [6]:
/>(5.8)
где Руст — установленная мощность лампы
Кс – коэффициент спроса
Кпра — коэффициент, учитывающий потери в пуско — регулирующей аппаратуре (ПРА) [6]
для ЛН Кс=1, Кпра=1
для ДРЛ Кс=1, Кпра=1,1
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>(Вт)
/>
/>(кВт)
Расчет токов с учетом потерь ПРА
3 фаз. /> (5.9)
1 фаз. /> (5.10)
Питающая линия 3 фаз. 4-проводная (Х-А)
/>
из них ДРЛ: />/>
ЛН: />
Определим мощность компенсирующего конденсатора
/>
/>
Выберем конденсатор на 14 кВар.
При исправлении cosφ реактивная мощность:
/>
для тока 50,15 А выбираем фазное сечение 16 мм2.
Т.к. реактивная мощность отсутствует на участке автомат- лампа, то увеличение S0до Sф не требуется.
/>А (3фаз)
Принимаем автомат с расщепителем на 60 А.
Однофазные линии:
/>
Расчет по потерям напряжения:
/>(5.11)
/>
Определим моменты осветительной сети [6]:
/>(5.12)
где l0 — расстояние от группового щита до первого светильника;
lс — расстояние от первого светильника до последнего в одном ряду.
/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем сечение всех линий и потери напряжений [6].
/>(5.13)
где Кс=44 (для Al) при 4 проводной сети [6],
Кс=7,4 (для Al) при 2 проводной сети [6],
α=1,85- коэффициент перехода с 4 проводной сети на 2 проводную.
/>
Выбираем кабель АВВГ S=3*25+1*16 мм2, Iдоп=75 А
/>, т.е. />
Потери напряжения остальных линий:
∆UА-1=2,7-0,31=2,39%
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем фактические потери напряжения:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Щит рабочего освещения с 17-ю линиями.
Выбираем ЩО 31-43.
На вводе А 3110 (Iращ=60 А)
на группах АЕ-1031-11, количество 18 штук.
размер 762*540*150 мм.
5.4 Расчет аварийного освещения
Освещенность аварийного освещения Еmin составляет 5% от рабочей освещенности Ен [6]:
/>(5.14)
Количество светильников рабочего освещения [6]:
/>(5.15)
где Nав — количество светильников
SN — площадь помещения
Фл — световой поток лампы.
Для аварийного освещения применим лампы накаливания.
Трансформаторная:
/>
Электрокотельная:
/>
Мастерская:
/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
Ремонтное отделение:
/>
Сан. узел:
/>
Насосная:
/>
Коридор:
/>
Участок ремонта насосов:
/>
(две линии по 4 светильника)
/>
Ррох-б=100+100+100+100+100+100+100+400+400=1500 (Вт)
Находим точки:
/>
/>
/>
/>
Потери напряжения ∆Uр=2,7%.
Определяем моменты аварийной сети:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем сечение линий аварийного освещения:
/>
Выбираем провод АПВ-2(1*4)
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем фактические потери напряжения ∆U:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Для щита аварийного освещения выбираем:
ЩО 31-32
На вводе А 3114
На группах АЕ 1031-11 количество 12 штук.
6. Релейная защита кабельной линии
Распределительные сети промышленных предприятий на номинальное напряжение 10 кВ имеют одностороннее питание и выполняются с изолированной нейтралью. Для таких сетей должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от междуфазных замыканий и от однофазных замыканий на землю [9]. Наиболее распространенным видом защиты является максимальная токовая защита (МТЗ). От междуфазных замыканий такую защиту рекомендуют [9] выполнять в двухфазном исполнении и включать ее в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения с целью отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения. В зависимости от требований чувствительности защита может быть выполнена одно-, двух- или трехрелейной.
Расчет релейной защиты проведем для кабельной линии ГРП-ТПЗ.
Ток срабатывания МТЗ:
/>(6.1)
где Кзап — коэффициент запаса, учитывает погрешность реле, неточности расчета (Кзап=1,1:1,2) [1];
Ксз — коэффициент самозапуска, учитывает возможность увеличения тока в защищаемой линии вследствие самозапуска ЭД при восстановлении напряжения после отключения КЗ (Ксз=1,5:3) [1];
Кв — коэффициент возврата токового реле (Кв=0,8:0,85);
Ip,max — максимальный ток в линии в нормальном режиме.
/>
Выбираем трансформатор типа ТПЛ-10 с коэффициентом трансформации Кт=100/5.
Ток срабатывания реле:
/>(6.2)
где Ксх — коэффициент схемы, зависит от способа соединения ТТ и имеет значение 1- при соединение в полную звезду (или неполную) и /> — при включении реле на разность токов двух фаз [1]
/>
Принимаем установку для реле РТ-40 равную 5А.
Выбранная защита должна быть проверена по чувствительности, т.е.:
/>(6.3)
где Iкзmin — минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка.
/>
Чувствительность защиты считается достаточной, если при КЗ в конце защищаемого участка Кч≥1,5 [1].
Избирательность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию:    продолжение
--PAGE_BREAK--
/>(6.4)
где t2 — выдержка времени защиты, расположенной ближе к источнику питания по сравнению с защитой, имеющей меньшую выдержку времени t1;
∆t — ступень избирательности, в расчетах принимается равной 0,6-1 с. для защит с ограниченно зависимой от тока КЗ характеристикой времени срабатывания;
0,3-0,6 с. для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.
Т.к. нет других защит, кроме МТЗ, то при ∆t=0,3 с. t2=0,3 с.
Т.к. отсутствует защита тока отсечки t1=0, то для эффективности работы МТЗ можно применить t2=0,1 с.
Трансформатор тока типа ТПЛ-10 УЗ
Uном=10 кВ
I1ном=100 А
I2ном=5 А
Трансформатор напряжения типа НТМН-10-66 УЗ
Uном=10 кВ
U1=10 кВ
U2=100 В
Реле тока типа РТ-40
Iуставки=5 А
Реле времени типа РВМ-12
Реле промежуточное типа РП-341
Реле указательное типа РУ-21
Реле промежуточное типа РП-341.
7. Охрана труда
При прикосновении человека к токоведущим частям электрической установки, находящимся под напряжением, или к металлическим частям, которые оказываются под напряжением вследствие пробоя или неисправности изоляции, может произойти поражение человека электрическим током. Для исключения случайного прикосновения человека к голым токоведущим частям устанавливают ограждения или располагают токоведущие на определенной высоте.
Чтобы обеспечить безопасность людей, работающих на установках до 1000 В и выше, необходимо сооружать заземляющие или зануляющие устройства, заземлять или занулять металлические части электрического оборудования или электрических установок. Заземляющие и зануляющие устройства должны удовлетворять требованию, обусловленному режимом работы сетей и защиты от перенапряжений. [5].
Заземлением какой-либо части электрической установки называется преднамеренное соединение её с заземляющим устройством с целью сохранения на ней достаточно низкого потенциала и обеспечения нормальной работы системы или ее элементов в выбранном для них режиме [9].
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [9].
7.1 Расчет зануляющих устройств для СН
Трансформаторная подстанция 10/0,4, площадь 8*5,5 м2 встроена в здание ТМХ. ρизм= 160 Ом*м, климатическая зона, средняя влажность.
Решение:
Допустимое сопротивление заземляющего устройства:
Rз доп=4 Ом.
Сопротивление естественного заземлителя- железобетонного фундамента [7]:
/>(7.1)
Так как ρизм=160 Ом*м
S=8*5,5=44 (м2)
где S0 — критический параметр площади естественного заземлителя [7]. Следовательно, расчет естественного заземлителя (фундамента здания) не возможен.
Произведем расчет искусственного заземляющего устройства.
Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:
/>(7.2)
/>(7.3)
где Кп.г., Кп.в. — повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов, приняты по [7] для климатической зоны.
/>
/>
Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа [1]:
/>(7.4)
В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни d=12 мм, lв=5 м.
t — расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода с учетом заглубления электрода.
/>
/>
Количество вертикальных электродов:
/>(7.5)
где ηв= 0,58- коэффициент использования вертикальных электродов.
/>
Сопротивление растеканию горизонтальных электродов:
/>(7.6)
где l — периметр горизонтального заземляющего устройства
h — высота заглубления ЗУ
b — ширина стальной высоты.
Принимаем в качестве горизонтального заземлителя стальную полосу 40*4 мм.
/>
Сопротивление горизонтального электрода с учетом коэффициента использования:
/>(7.7)
/>
/>(7.8)
/>
Уточняем количество вертикальных электродов:
/>(7.9)
где η- поправочный коэффициент
/>
Принимаем к установке 21 вертикальный электрод.
Общее сопротивление ЗУ:
/>(7.10)
/>
Rзобщ
7.2 Расчет сети зануления собственных нужд на 0,4 кВ
В качестве нулевого проводника принимаем стальную полосу 40*4 мм.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Проверяем соблюдение условия срабатывания защиты:
Наименьшее допустимое значение тока КЗ:
Iнаим кз=3*630=1890 (А)
где 630 А- номинальный ток расценителя выключателя ВА.
zтр=0,056 Ом.
Определяем сопротивления фазных и нулевых проводников линия l=10 м
/>/>(Ом)
где ρ — плотность проводника (Al)
Плотность тока в стальной полосе:
/>(А/мм2)
выберем r10 =1.54, x10=0.92
Cопротивление нулевого проводника:
/>(Ом)
/>(Ом)
Хп=0.6*0.01=0.06 (Ом)
где Хп – сопротивление петли «фаза-нуль».
Находим действительное значение тока К3 (однофазного) проходящего по петле «фаза-нуль» при замыкании фазы на корпусе двигателя.
/>(А)
Сопротивление заземления нейтрали:
UK*α1*α2 ≤ Uпр доп
UK=IЗ*r0 — напряжение зануления относительно земли.
где IЗ — ток замыкания на землю.
α1,α2 –коэффициенты напряжения прикосновения
r0– сопротивление заземленной нейтрали источника
/>
/>, r≤ 30 Ом
Расчетное сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника.
Наибольшее значение напряжения от корпуса относительно земли.
/>
где UЗ – часть тока однофазного КЗ стекающего в землю через повторное заземление нулевого защитного проводника
где n – количество повторно заземленных нулевых проводников
rn – сопротивление одного повторного заземления.
Наибольшее допустимое сопротивление rn:
/>
r=10 Ом, Uпрдоп= 65 В
/>
/>=0,0196 (Ом)
/>(Ом) ≤30 Ом
Техника безопасности при обслуживании электрооборудования собственных нужд подстанции
1.Электродвигатели.
1.1. Если работа на электродвигателе или проводимом им в движение механизме связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение.
Работа, не связанная с прикосновением к токоведущим частям электродвигателя и приводимого им в движение механизма может проводиться на работающем электродвигателе.
Не допускается снимать ограждения вращающихся частей работающих электродвигателя и механизма.
1.2. При работе на электродвигателе допускается установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с секцией РУ, щитом.
Если работы на ЭД рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него кабельная линия должна быть заземлена также со стороны ЭД.
1.3. На однотипных или близких по габариту электродвигателях, установленных рядом с двигателем, на котором предстоит выполнить работу, должны быть вывешены плакаты «Стой! Напряжение!» независимо от того, находятся они в работе или остановлены.
1.4. Порядок включения ЭД для опробования должен быть следующим:
— производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу;
— оперативный персонал снимает установленные заземления, плакаты, выполняет сборку схемы;
После опробования при необходимости продолжения работ на ЭД оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место, и бригада по наряду повторно допускается к работе на ЭД.
2. Коммутационные аппараты.
2.1. Допуск к работе на коммутационном аппарате (КА) разрешается после выполнения технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работы, включая мероприятия, препятствующие ошибочному срабатыванию КА.
3. Комплектные распределительные устройства.
3.1. При работе на оборудовании тележки или в отсеке шкафа КРУ тележку с оборудованием необходимо выкатить в ремонтное положение, шторку отсека, в котором токоведущие части остались под напряжением, запереть на замок и вывесить плакат безопасности « Стой! Напряжение!», но тележке им в отсеке, где предстоит работать, вывесить плакат «Работать здесь».
3.2. При работе вне КРУ на подключенном к ним оборудовании или на отходящих ВЛ или КЛ тележку с выключателем необходимо выгнать в ремонтное положение из шкафа; шторку или дверцы запереть на замок и на них вывесить плакаты «Не включать! Работают люди» или «Не включать! Работа на линии».
3.3. Оперировать выкаткой тележкой с силовыми предохранителями разрешается под напряжением, но без нагрузки.
4. Измерительные трансформаторы тока.
4.1. Не допускается использовать шины в цепи первичной обмотки ТТ в качестве токоведущих при монтажных и сварочных работах.
4.3. При проверке полярности вторичных обмоток прибор, указывающий полярность, должен быть присоединен к зажимам вторичной обмотки до подачи импульса в первичную обмотку ТТ.
5. Электрические котлы.
5.1. Не допускается на трубопроводах включенных ЭК выполнять работы, нарушающие защитное заземление.
5.2. Перед выполнением работ, связанных с разъединением трубопровода (замены задвижки, участка трубы), следует выполнить с помощью электросварки надежное электрическое соединение разъединяемых частей трубопровода.
5.3. Кожух ЭК с изолированным корпусом должен быть закрыт на замок. Открывать кожух допускается только после снятия напряжения с котла.
6. Конденсаторные установки.
6.1. При проведении работ конденсаторы перед прикосновением к ним или токоведущим частям после отключения установки от источника питания должны быть разряжены независимо от наличия разрядных устройств, присоединенных к шинам или встроенным в единичные конденсаторы.
Разряд конденсаторов — это снижение остаточного напряжения до нуля- производится путем замыкания выводов накоротко и на корпус металлической шиной с заземляющим проводником, укрепленной на изолирующей штанге.
6.2. Выводы конденсаторов должны быть закорочены, если они не подключены к электрическим схемам, но находятся в зоне действия электрического поля (наведенного напряжения).
6.3. Не разрешается прикасаться к клеммам обмотки отключенного от сети асинхронного ЭД, имеющего индивидуальную компенсацию реактивной мощности, до разряда конденсаторов.
6.4. Не разрешается касаться голыми руками конденсаторов, пропитанных трихлордифенилом (ТХД) и имеющих течь. При попадании ТХД на кожу необходимо промыть кожу водой с мылом, при попадании в глаза — промыть глаза слабым раствором двууглекислого натрия (одна чайная ложка питьевой соды на стакан воды).[8]
Литература
Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий.- М: Энергоиздат, 1987г.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. — М: Энергия, 1978г.
Федоров А.А., Сербиковский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. – М: Энергоиздат, 1980г.
Федоров А.А., Сербиковский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. – М: Энергоиздат, 1981г.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М: Высшая школа, 1981г.
Епанишников М.М. Электрическое освещение. Учебное пособие для студентов ВУЗов. – М: Энергия,1973г.
Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок. – М: ЗАО «Энергосервис», 2000г.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. – М: «Издательство НЦ ЭНАС», 2001г.
Правила устройства электроустановок. С. – П.: «Бис», 2001г.
Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электроэнергии и мощности, — М: ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 1999г.