Механический цех: расчет электроснабжения

Однотрансформаторные  подстанции используются для питания  неответственных потребителей 3 категории, если замена трансформатора или его ремонт производится в течение не более 1 суток.

Сооружение  однотрансформаторной подстанции обеспечивает значительную экономию капитальных затрат.

Мощность  трансформаторов выбираются по условию:

при установке  одного трансформатора: ;

при установке  двух трансформаторов: ;

где ─ максимальная расчетная мощность на шинах низкого напряжения подстанции:

 

.

 

Трансформаторы, выбранные по последнему условию, обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режиме при оптимальной загрузке трансформаторов 0,6-0,7 загрузки, а в  послеаварийном режиме оставшийся в  работе один трансформатор обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной перегрузки трансформатора на 40% от S_H0M.

 

=505,3 кВа.

 

В качестве цеховой подстанции выбираем комплектную  ТП заводского изготовления серии КТП.

Выбираем  трансформатор:

 

Таблица 9

Параметры	КТП-560
Номинальная мощность трансформатора, кВ×А	560
Тип силового трансформатора	ТМ-560/10
Тип шкафа на стороне 6 (10) кВ	ШВВ (1,2 ,3)
Тип шкафа на стороне 0,4 кВ: Вводной: Линейный: Секционный:	ШВН (1,2,3) ШЛН (1,2) ШСН (1,2,3)
Габариты шкафов 6 (10) кВ, мм: Ширина Глубина Высота	1120 1020 2075
Габариты шкафов 0,4 кВ, мм: Ширина Глубина Высота	375 624 2075
Масса шкафов, кг: На стороне 6 (10)кВ На стороне 0,4 кВ	125 160

 

10. Расчёт токов короткого замыкания

 

По электрической  сети и электрооборудованию в  нормальном режиме протекают токи, допустимые для данной установки.

При нарушении  электрической прочности изоляции проводов или короткого замыкания  оборудования возникает аварийный  режим короткого замыкания, вызывающий резкое повышение токов во много  раз превышающий допустимые токи.

Значительные  по величине токи к.з. представляют большую  опасность для элементов электрической  сети и оборудования, т. к. чрезмерный нагрев токоведущих частей и создают  большие механические усилия, которые  могут привести к разрушению электрического оборудования.

Поэтому для правильной эксплуатации электросетей и оборудования их выбирают не только по условиям нормального режима работы, но и аварийного режима, чтобы они  выдерживали без повреждений  действия наибольших возможных токов  к.з. Определение токов к.з. необходимо для выбора выключателей на коммутационную способность и электродинамическую  и термическую устойчивость.

Кроме того, в 4-х проводных сетях напряжением 380/220 В работающих на глухо заземленных  нейтралах, при замыкании на нулевой  провод или металлический корпус оборудования, защитный аппарат должен автоматически отключить аварийный  участок сети. Для проверки надежности срабатывания защитного аппарата при  к.з., между фазным и нулевым проводами  необходимо определить расчётный ток  однофазного короткого замыкания  на землю.

 

 

 

 

 

10.1 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания

 

В процессе расчёта 3-х фазного к.з. определяются:

1. . - начальное действующее значение периодически составляющей точки по ней определяют термическую стойкость и коммутационную способность аппарата.
2. Ударное значение тока к.з. - по нему проверяют аппараты, шины, изоляторы на электродинамическую устойчивость.

Считаем, что мощность системы во много  раз превышает мощность трансформатора, то напряжение на шинах НН подстанций считается неизменным. То есть, считаем, что к.з. питается от источника с  неограниченной мощностью.

Тогда периодическая  составляющая тока к.з. остаётся неизменной в течении всего времени действия к.з.,тогда считаем, что I_{П 0}⁼I_КЗ. На расчётной схеме отмечаем расчётные точки к.з. и для каждой точки составляем схему замещения, на которой указываем активные и индуктивные составляющие, сопротивления всех элементов схемы от точки питания до точки к.з.

Принципиальная  схема для расчёта токов коротких замыканий:

Расчёт  трёхфазного короткого замыкания  в точке К-1.

Схема замещения:

 

 

Активное  и индуктивное сопротивление трансформатора: мОм; мОм.

Сопротивление обмотки расцепителя и контактов автомата: мОм; мОм; мОм; А.

Сопротивление трансформатора тока выбираем по справочным материалам:

мОм; мОм; ;

 

где , а .

 

Определяем  суммарные активные и индуктивные  сопротивления в короткозамкнутой цепи:

 

 мОм;

 мОм;

 

Определяем  полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:

 

=16,7 мОм.

 

Ток трёхфазного  короткого замыкания в точке  К-1 определяем по формуле:

 

;

 

Определяем  ударное значение тока короткого  замыкания:

 

; а  ;

 

Расчёт  трёхфазного короткого замыкания  в точке К-2.

Схема замещения:

Сопротивление обмотки расцепителя и контактов  автомата выбираем по справочным материалам:

 

  .

 

Определяем  активное и индуктивное сопротивление  распределительных линий питающих ЭП:

 

 

X₀ и r₀ определяем по справочным материалам

Определяем  суммарные активные и индуктивные  сопротивления в короткозамкнутой цепи:

 

 мОм;

 мОм;

 

Определяем  полное сопротивление в короткозамкнутой цепи:

          =151,7 мОм.

         Ток трёхфазного короткого замыкания в точке К-2 определяем по формуле:

          

Определяем ударное значение тока короткого замыкания:    ; а ;

10.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

 

Ток однофазного  к.з. определяется для проверки надежности срабатывания защитного аппарата самого удаленного от шин КТП и ЭП. Расчёт однофазного тока короткого замыкания  в точке К-3:

Схема замещения:

 

 

Определяем  сопротивления в короткозамкнутой петле линии фаза-нуль. Сопротивления: одной жилы кабеля

 

 

 

нулевой жилы кабеля

 

 

 

одной жилы провода

 

 

 

индуктивное сопротивление петли кабеля

 

индуктивное сопротивление петли провода 

 

 

Суммарное сопротивление петли фаза-нуль определяем по формуле:

 

 

Ток однофазного  к. з. находим по формуле:

 

.

 

11. Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания

 

В сетях  до 1000 В производится следующие проверки токов к.з.:

1. На электродинамическую устойчивость проверяются автоматы, шинопроводы если ≥ то условие соблюдается;
2. На коммутационную способность, т.е. на предельно отключающий ток, проверяют автоматы, предохранители: , если ≥ то условие соблюдается;
3. На надежность срабатывания защитного аппарата при однофазном коротком замыкании на землю:

 

 а 750 ≤ 2400,

условие соблюдается.

 

12. Расчет заземляющего  устройства

Среда, где  будут расположены заземлители  супесок  .

Сопротивление естественного заземлителя равно  нулю. Так как  поэтому , так как в сетях до 1000В с системой заземления TN в зависимости от величины напряжения в любое время года должно быть не более 2,4,8Ом для 660,380,220В.

Определим удельное расчетное сопротивление  для вертикальных и горизонтальных заземлителей:

                                                   

  - коэффициент сезонности, учитывает промерзание и просыхание грунта, принимается в зависимости от климатической  зоны и типа электрода (для вертикальных

) .

-удельное  сопротивление грунта (150 Ом*м).

Принимаем к установке вертикальный заземлитель  труба.

Определяем  сопротивление вертикальных заземлителей:

                                                                                        

Установив характер, расположение заземлителей определяем теоретическое число вертикальных заземлителей:

                                                           

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей (0,5);

а - расстояние между электродами (2,5).

Принимаем тридцать четыре электрода.

Определяем  растекание горизонтального заземлителя  для круглого сечения:

                                            

где — длина полосовой стали;

 —  ширина полосы (0,01м).

 —  глубина заложения заземлителя  (0,8 м).

Длина соединительной полосы рассчитывается:

                                                      

 

Определяем  сопротивление горизонтального  заземлителя:

Определяем  сопротивление горизонтального  заземлителя с учетом коэффициента использования:

                                                            

где где -коэффициент использования горизонтальных заземлителей (0,36) .

 

Уточняем  сопротивление растекания вертикальных заземлителей с учетом горизонтальных заземлителей:

                                                   

Определяем  уточненное количество вертикальных заземлителей, округляем в большую сторону.

                                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» − М: Энергоатомиздат, 1999 г.
2. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение предприятий и установок» − М: Высшая школа, 1990 г.
3. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций» − М: Энергоатомиздат, 1987 г.
4. «Электрический справочник» под редакцией Орлова И.Н. − М: Энергоатомиздат, 1989 г.
5. «Правила устройств электроустановок (ПУЭ)» −М:Кнорус, 2007 г.
6. Шеховцов В.П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения». М: Форум-инфа-М, 2004.
7. Справочная книга электрика / Под ред. В. И. Григорьева. М.: Колос. 2004 -746 с.
8. Герасимов А. И. Проектирование электроснабжения цехов предприятий цветной металлургии: Учеб. пособие / ГАЦМиЗ. - Красноярск, 2003, 176 с.
9. Наумов И. В., Лещинская Т. Б., Бондаренко С. И. Проектирование систем электроснабжения. ИрГСХА 2011г.
10. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005. – 168 с.
11. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений / Б. И. Кудрин. – 2- е изд. – М.: Интермет Инжиниринг, 2006. – 672 с : ил.
12. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. – М.:Энергоатомиздат, 1990. -576 с.- (Электроустановки промышленных предприятий/Под общ. ред. Ю. Н. Тищенко и др.)
13. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 4- е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984.- 472 с., ил.
14. Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат,1987. – 368 с.: ил.