Расчёт системы электроснабжения механического отделения цеха

 

 

Определяем  Р_см, Q_см, S_см результаты  заносим в таблицу.

 

 

 

 

Определяем К_{и. ср}, cos φ, tg φ  результаты заносятся в таблицу.

 

 

 

 

 

Определяем  n_э , Км результат заносится в таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем Р_см, Q_см, S_см результат заносится в таблицу,

 

 

Определив мощности приёмников данного участка цеха, теперь определим их токи и занесём результаты в таблицу.

Выбор числа и мощности трансформаторов.

 

 

Мощность трансформаторов  определяется расчетной нагрузкой  цеха с учетом компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ и с учётом  потерь в трансформаторе:

 

∆Р_т=0,02*Sм=8,01кВт

∆Р=∆Р_т+∆Р_ку=8,01+0,24=8,25 кВт

∆Q_т=0,1*Sм

∆S_т=

Определяем  мощность трансформатора с учётом потерь и компенсации мощности результаты заносим в таблицу.

S_т=441,3 кВА

 Выбираем  два трансформатора типа ТМ – 630 10/0,4 данные заносим в таблицу.

 

Коэффициент загрузки           К_з=S_нт /S_т=441,3/630=0,70

 

 

 

Тип трансфор-маора	Коли чество	Номинальная мощность тр- ра кВА	Схема соед. обмоток	Потери    кВт			Uкз %	Iхх   %
				КЗ		ХХ
ТМ 630 10/0,4	1	630	∆/Y	8,5	1,25		5,5	1,7

 

 

 

Расчёт мощности компенсирующего  устройства

 

          Система промышленного электроснабжения представляет собой единое целое, и от правильного выбора средств компенсации, размещения источника реактивной энергии зависит эффективность мероприятий по повышению коэффициента мощности.

Низкий  коэффициент мощности цеха или предприятия  является следствием неполной загрузки его двигателей и их холостой работы, неполной загрузки трансформаторов. Чтобы  правильно вести электрохозяйство предприятия, надо систематически следить  за величиной коэффициента мощности и своевременно принимать меры к  его повышению. Из имеющихся средств  искусственной компенсации реактивной мощности наиболее эффективными являются статические конденсаторы.

 

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

• расчетную реактивную мощность КУ;        
• тип компенсирующего устройства;   

напряжение КУ.   
Реактивную мощность  КУ определяется по формуле

=0,9*390,35*(0,48-0,33)=52,7 кВар

 

Q_кр – расчётная мощность КУ.

α – коэффициент учитывающий повышение cos φ естественным способом равный 0,9

tg φ_к – коэффициент реактивной мощности до компенсации

tg φ - коэффициент реактивной мощности после компенсации при cosφ = 0.93-0.95

 

Принимаем компенсирующее устройство 3*КС-0,38-18 со ступенчатым   регулированием 3x150

Определяются фактические значения tg φ_Ф, и соs φ_Ф   после компенсации реактивной мощности:

 

tgφ_ф= tgφ-= 0,481-(54/(0,9*390,35)) = 0,327, а cosφ=0.95

Эти данные соответствуют  нормальным значениям cosφ > 0.93

Учтём потери в КУ при удельных потерях 0,0045 кВт/кВар

 

∆Р_ку=0,0045*54=0,24 кВт

                                                    Компенсирующее устройство

 

 

Тип	Номинальное напряжение Uн (кВ)	Номинальная мощность Sн (кВар)	Количество секций	Возможность регулирования мощности
КС-0,38-18	0,38	18	-	нет

 

 

Сводная ведомость нагрузок по механическому отделению.

 

 

 

Определение рассчетной нагрузки
				Ср. мощность						Максимальная  мощность
Наим.Узла	Р уст	n	Ки	Р, кВт	cos ϕ	Q, квар	S, кВА	nэ	tg ϕ	Км	Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА	I м, А
ШМА1
Металлорежущие станки	1,1	2	0,14	0,31	0,83	0,21	0,37		0,67
	2,2	3		0,92	0,87	0,52	1,06		0,57
	2,2	2		0,62	0,87	0,35	0,71		0,57
	3	2		0,84	0,90	0,41	0,93		0,48
	5,5	2		1,54	0,89	0,79	1,73		0,51
	7,5	3		3,15	0,88	1,70	3,58		0,54
	11	2		3,08	0,90	1,49	3,42		0,48
	15	3		6,30	0,86	3,74	7,33		0,59
	22	2		6,16	0,89	3,16	6,92		0,51
Карусельные станки	132	1		18,48	0,90	8,95	20,53		0,48
Универсальные станки	55	2		15,40	0,93	6,09	16,56		0,40
	75	1		10,50	0,93	4,15	11,29		0,40
Вентиляторы	7,5	3	0,7	3,15	0,88	1,70	3,58		0,54
	11	1		1,54	0,90	0,75	1,71		0,48
Суммарная по ШМА 1	514,2	29	0,18	71,99	0,90	33,99	79,73	7	0,48	2,31	166,29	37,39	170,44	258,96
ШМА2
Металлорежущие станки	1,1	3	0,14	0,46	0,83	0,31	0,56		0,67
	2,2	1		0,31	0,87	0,17	0,35		0,57
	2,2	2		0,62	0,87	0,35	0,71		0,57
	3	1		0,42	0,90	0,20	0,47		0,48
	5,5	2		1,54	0,89	0,79	1,73		0,51
	7,5	3		3,15	0,88	1,70	3,58		0,54
	11	2		3,08	0,90	1,49	3,42		0,48
	15	3		6,30	0,86	3,74	7,33		0,59
	22	2		6,16	0,89	3,16	6,92		0,51
Карусельные станки	132	1		18,48	0,90	8,95	20,53		0,48
	160	1		22,40	0,92	9,54	24,35		0,43
Универсальные станки	55	1		7,70	0,93	3,04	8,28		0,40
Вентиляторы	7,5	2	0,7	10,50	0,88	5,67	11,93		0,54
Суммарная по ШМА 2	519,4	24	0,16	81,12	0,90	39,12	90,16	6	0,49	2,64	214,15	43,03	218,43	331,86
РП1
Кран-балки	22	1	0,1	3,08	0,81	2,23	3,80	-	0,72	-	3,08	2,23	3,80	5,77
РП2
Кран-балки	22	1	0,1	3,08	0,81	2,23	3,80	-	0,72	-	3,08	2,23	3,80	5,77
ЩО ОУ со светодиодами
	4,41	-	0,85	3,75	0,95	1,24	3,95		0,33		3,75	1,24	3,95	11,57
Всего на ШНН											390,35	86,12	400,42	-
Потери											8,25	40,04	40,88	-
Всего на ВН											398,60	126,16	441,30	-

 

Расчет распределительной  электрической сети и выбор аппаратов  защиты

   

         Для выбора  аппарата защиты нужно знать  ток в линии, где он установлен, тип его и число фаз.

•     Токи (в амперах) в линии определяются по формуле

ПВ —  продолжительность включения, отн. ед.

 

Расчеты:

 

I_T=630/1.73*0,4=909,4 А

I_РУ=441,3/1,73*0,38=671,3 А

Освещение:

 

 

I_ОСВ.=4,41/1,73*0,22=11,57 А

                

 

 

 

 

 

 

Результатов вычислений токов I_Д :

 

 

Тип электрооборудования		Номинальные параметры элетрооборудования
	Мощность (кВт)	IД, А	Cos ϕ	η	Iп, А
АИР 71 B2	1,1	2,55	0,88	0,84	16,57
АИР 80 B2	2,2	4,63	0,88	0,76	29,62
АИР 80 B2	2,2	4,63	0,88	0,85	29,62
АИР 90 L2	3,0	6,03	0,95	0,83	42,20
АИР 100 L2	5,5	10,79	0,95	0,7	86,34
АИР 112 M2	7,5	14,88	0,95	0,82	111,63
АИР 132 M2	11,0	21,10	0,95	0,78	158,27
АИР 160 S2	15,0	30,11	0,95	0,85	225,86
АИР 180 S2	22,0	41,73	0,95	0,8	292,12
АИР 280 S2	110	197,56	0,95	0,82	1422,41
АИР 280 M2	132	237,07	0,35	0,74	2015,07
АИР 315 S2	160	281,11	0,35	0,81	2023,98
АИР 225 M2	55	98,74	0,35	0,74	740,57
АИР 250 S2	75	134,65	0,35	0,81	1009,87
АИР 250 M2	90	161,58	0,35	0,8	1211,85
АИР 112 M2	7,5	15,60	0,35	0,8	117,01
АИР 132 M2	11	22,37	0,88	0,84	167,80
АИР 200 L8	22	29,18	0.88	0,875	175,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В сетях напряжения менее 1 кВ в качестве аппаратов защиты могут применяться автоматические выключатели (автоматы), предохранители и тепловые реле.

 

 

 

Автоматы выбираются согласно условиям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для ШМА1:

 

Iн.р.≥1,1*258,96 А

Iн.р.≥284,86 А

Uн.а.≥380 В

 

Для ШМА2:

 

Iн.р.≥1,1*331,86 А

Iн.р.≥ 365,05 А

Uн.а.≥380 В

 

Для РП1 и РП2:

 

Iн.р.≥1,25*5,77 А

Iн.р.≥7,21 А

Uн.а.≥ 380 В

 

Для общей шины РУ:

 

Iн.р.≥1,1*602,36 А

Iн.р.≥662,60 А

Uн.а.≥ 380 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для ШМА1:

I_{пик=2015,07—237,07+258,96=2036,96 А}

I₀≥1,2*2036,96

I₀≥2444,35А

 

Для ШМА2:

 

I_пик=2023,98-281,11+331,86=2074,73 А

I₀≥1,2*2074,73 А

I₀≥2489,68 А

 

Для РП1 и РП2:

 

I_п=175,07 А

I₀≥1,2*175,07 А

I₀≥ 210,08 А

 

Для общей шины РУ:

 

I_пик= =2023,98-281,11+671,30=2414,17 А

I₀≥1,2*2414,17 А

I₀≥2897,00 А

 

Для ШМА1 и ШМА2 выбираю соответственно автоматический силовой выключатель ВА 5139-34  (номинальный ток 320 А, Imax= 20кА) и ВА 5239-34  (номинальный ток 400 А, Imax= 18кА).

 

Для РП1 и РП2 выбираю автоматический выключатель ВА-6929 «ЭКС» (номинальный ток 10 А, Imax = 6 кА)

 

Для сети освещения выбираю автоматический выключатель ВА 47-100 ИЭК с номинальным током 15 А.

Imax = 10 кА

 

Для общей шины РУ выбираю автоматический выключатель ВА 5641 номинальный ток 1 кА , Imax = 55 кА

 

Уставку тока в автоматических выключателях нужно поставить в соответствии с условиями, рассчитанными выше (ток отсечки I₀).

 

Расчет сечения проводников

 

 

Расчеты токов Iу(п) были сделаны выше (ток уставки или отсечки автоматических выключателей)

 

ШМА1 и ШМА2 (шинопровод магистральный) выбираю с номинальным током

ШМА-68Н (2500А)

 

Для РП1 выбираю ШРА73 (шинопровод распределительный) на 400 А.

 

 

Для сети освещения выбираю медный кабель ВВГ 1×1,5 (винил гибкий) с сечением токопроводящей жилы 1,5 мм.

 

Для общей шины РУ выбираю шинопровод Powerduct 3P4W+1/2Е

 (In = 3200 А)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Таблица выбора проводов

 

Двигатель	Мощность, кВт	IД, А		Проводник его марка и сечение  токопроводящей жилы	Автоматический выключатель и  его номинальный ток
АИР 71 B2	1,1	2,55		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА60-26 (5А)
АИР 80 B2	2,2	4,63		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА60-26 (16А)
АИР 80 B2	2,2	4,63		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА60-26 (16А)
АИР 90 L2	3,0	6,03		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА60-26 (16А)
АИР 100 L2	5,5	10,79		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА60-26 (16А)
АИР 112 M2	7,5	14,88		Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)	ВА 6629 (20 А)
АИР 132 M2	11,0	21,10		Провод медный ПВС- 3х1,5 (1,5 мм)	ВА 1626 (32 А)
АИР 160 S2	15,0	30,11		Провод медный ПВС- 3х4 (4 мм)	ВА2329 (40 А)
АИР 180 S2	22,0	41,73		Провод медный ПВС 2×6 (6 мм)	ВА 2429 «ЭЛТА» (50 А)
АИР 280 S2	110	197,56		Провод медный ПВ-1 3х50 (50 мм)	ВА 0436-34 (200 А)
АИР 280 M2	132	237,07		Провод медный ПВ-1 3х95 (95 мм)	ВА5135-34 (250 А)
АИР 315 S2	160	281,11		Провод медный ВВГнг 3х120 (120мм)	ВА5135-34 (320 А)
АИР 225 M2	55	98,74		Провод медный ПВ-3 3×25  (25 мм)	А3716Ф (125 А)
АИР 250 S2	75	134,65	Провод медный ПВ-3 2×35 (35 мм)		АЕ2066-100 Дагестан (160 А)
АИР 250 M2	90	161,58	Провод медный ПВ-3 3×50 (50 мм)		ВА 0436-34 (200 А)
АИР 112 M2	7,5	15,60	Провод медный ПВС- 4х1,5 (1,5 мм)		ВА 6629 (20 А)
АИР 132 M2	11	22,37	Провод медный ПВ-3 3х2,5 (2,5 мм)		ВА 1626 (32 А)
АИР 200 L8	22	29,18	Провод медный ПВС- 4х4 (4 мм)		ВА2329 (40 А)

 

 

Заземляющее устройство

В электроустановках до 1 кВ R_З — сопротивление заземляющего устройства, должно быть не более 4 Ом.

Далее определяю сопротивление грунта ρ_ρ

 

 

Где  ,ρ — расчетное удельное сопротивление грунта, Ом • м.

  — коэффициент сезонности, учитывающий  промерзание и просыхание грунта, = (климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице.

Пусть грунт в который, устанавливается заземление супесь, тогда ρ= 300 (Ом*м).  К_СЕЗ определим из таблицы, считая, что Карелия относится ко второй  климатической зоне (К_СЕЗ=1,7).

ρ_ρ=300*1,7=510 Ом*м

При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом-м допускается увеличивать указанные выше значения в раз, но не более 10-кратного.

R^/_З=4*0,01*510= 20,4 Ом

Выбор и расчет сопротивления электродов

Выбор электродов — по таблице. таблицы выбираем стальной уголок(75×75×5) с L=3 м, t= 0.7 м.

Приближенно сопротивление одиночного вертикального  заземления определяется по формуле

                    

                                                              

r_В= 0.3*510= 153 Ом

N^/_в= r_в/R^/_З=153/20,4= 7,5≈8 шт-без учёта экранирования

N_в= N^/_в / η_в =8/= 11,59≈12 шт-с учётом экранирования

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле

 

 

r_г=(0.4*510/120)*lg(2*120²/(0.04*0.7))=1.7*6=10.2 Ом

где '  — длина полосы, м;

       b — ширина полосы, м;

t — глубина заложения, м.

 

Так как контурное ЗУ закладывается  на расстоянии не менее 1 м, то длина  по периметру закладки равна L_п= (24+2)*2+(32+2)*2=120м

Тогда расстояние между электродами  уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся — между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается N_B = 12.

Определим a/L, значение а неизвестно.

 Определим расстояние между вертикальными заземлителями по длине и ширине объекта.

а_А=А/(n-1)=26/2=13 м

а_В=В/(n-1)=34/4=8,5 м

где — расстояние между электродами по ширине объекта, м;

• —расстояние между электродами по длине объекта, м;

Для уточнения принимается среднее  значение отношения

а/L=0.5*((13+8,5)/3)=3,58

тогда получим, что η_В=0,76; η_Г=0,56

 

Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.