Электроснабжение цеха сварки узлов

внутренних повреждений  трансформаторов и междуфазных  к.з. на выводах. Защита от однофазных замыканий на землю осуществляется автоматическим выключателем с максимальным расцепителем на стороне НН.

Максимально-токовая  защита идёт через высоковольтный выключатель  с 
применением реле прямого действия типа РТМ.

Эта схема защиты дополняется  в нашем случае автоматическим включением резерва, АВР. Устройство АВР выпускают в виде стандартных комплектов и поэтому разработки схем АВР во время проектирования систем электроснабжения не требуется.

2.7.3 АВР

Так как питание осуществляется двумя независимыми линиями, то АВР можно применить на всех ступенях. АВР срабатывает после срабатывания защиты минимального напряжения.

Во избежание одновременного срабатывания устройств АВР различных 
ступеней необходима выдержка времени. Это обеспечивается отстройкой выдержек времени защиты минимального напряжения низших ступеней от времени срабатывания высших ступеней защиты t_cp2 ≥ t_cp1 + t₀, где t_cp2 – время срабатывания на ступени ВН, t_cp1 – время срабатывания на ступени НН, t₀ = 0,5÷0,7 с – время отстройки, учитывающие точность уставок, разброс времён срабатывания реле и собственное время отключения выключателя. Это же позволяет отстроить действие АВР при кратковременных нарушениях электроснабжения в сети.

Получаем уточнённую схему КТП (рис.8).

Лист ст

27

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Рис.8 Схема КТП

2.7.4 ККУ.

В том же помещении, где  размещается КТП, устанавливаются  и батареи 
компенсационных конденсаторов, ККУ. Батареи конденсаторов также требуют 
защиты. По линии НН подсоединение можно производить через рубильник и 
автоматический выключатель. При работе с ККУ возникают перенапряжения и 
броски тока, поэтому необходимы специальные быстродействующие выключатели. Автоматические выключатели необходимо выбирать по номинальному току с запасом не менее 30%.

Лист ст

28

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.7.5 Схема электроснабжения цеха.

Наиболее целесообразны  и экономичны магистральные схемы, их применяют при нагрузках, распределённых более, менее равномерно по площади  цеха, что имеет место в нашем случае. Используем блок трансформатор-магистраль. Применим комплектные шинопроводы. Особенностью цеха является то, что он имеет два относительно узких пролёта (по 9 м) при относительно большой протяжённости (48 м). Это делает целесообразным выполнение схемы электроснабжения с двумя магистральными шинопроводами вдоль всего цеха без поперечных распределительных шинопроводов. Такое решение оправдано ещё тем, что в цехе много приёмников большой мощности (100 и более кВт), подключение которых непосредственно к магистральному шинопроводу технически целесообразно. При блочной системе непосредственно к трансформатору допускается присоединять небольшое РУ для бесперебойного питания некоторых приёмников при отключении главной магистрали. Питание же машинных преобразователей выполняем по радиальной схеме, они получают питание по кабелям, подключённым к РУ через расцепитель и предохранители, защищающие машинные преобразователи от токов к.з. и перегрузок. Фактически это смешанная схема, основным преимуществом магистральной схемы является универсальность и гибкость, позволяющая производить изменение технологии производства. Прокладка магистрали производится на возможно меньшей высоте от пола (3÷4 м).

Питание двигателей мостового  крана осуществляется при помощи троллейных линий жёсткой конструкции, троллейных шинопроводов.

Окончательно, используем два блока трансформатор –  распределительное 
устройство, которые могут быть подключены друг к другу с помощью АВР. 
Непосредственно к РУ подключаем машинные преобразователи, расположенные в пролётах АБ и БВ. Питание индукционных нагревателей, которые объединяем в два участка, осуществляем от этих машинных преобразователей.

Лист ст

29

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Машинный преобразователь пролёта АБ подключается к РУ1, машинный преобразователь пролёта БВ – к РУ2. К РУ1 и РУ2 подключаются ШМА1 и ШМА2 – магистральные шинопроводы, которые прокладываем вдоль цеха, по основной оси 1Б-9Б, параллельно которой транспортёры. Магистрали подсоединяем через автоматический выключатель.

Быстрое подключение  приёмников без снятия напряжения с  шинопроводов выполняется через  ответвительные коробки штепсельного выполнения. Эти 
коробки выпускаются с предохранителями и установленными автоматами. При 
открывании крышки коробки приёмник отключается от шинопровода. Сам приёмник получает питание по кабелю типа АВВГ.

2.8 Выбор сечения  проводников и коммутационной  и защитной аппаратуры.

Электрические аппараты в системе электроснабжения должны надежно 
работать как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного 
кратковременного режима. К аппаратам предъявляется род общих требований 
надежной работы: соответствие номинальному напряжению и роду установки; 
отсутствие опасных перегревов при длительной работе в нормальном режиме, 
термическая и динамическая устойчивость при коротких замыканиях, а так же 
такие требования как простота и компактность конструкций, удобство и безопасность эксплуатации, малая стоимость.

2.8.1 Расчётные  нагрузки отдельных групп приёмников.

Каждый машинный преобразователь  подключается к ТПП по отдельному кабелю, расчётным током нагрузкой  будет номинальный ток преобразователя:

Нагрузки обоих магистральных  шинопроводов практически совпадают.

Лист ст

30

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 2. Нагрузка магистрального шинопровода ШМА1:

Средневзвешенный  коэффициент использования К_и.ср = 204,5/1119,79 = 
0,182 

т > 3 – максимальная мощность отдельного приёмника 420 кВт, минимальная мощность многих приёмников будет менее 140 кВт, получаем условие для применения формулы , п_э = 2·1119,7/420 ≈ 5,3.

Коэффициент максимума находим по табл.2.13 [1] методом  интерполяции: К_м = 2,42

Р_макс = 2,42·204,5 = 494,8 кВт,

Полная мощность силовых приёмников:

расчётный максимальный ток силовых приёмников:

Лист ст

31

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 3. Нагрузка магистрального шинопровода ШМА2:

Средневзвешенный  коэффициент использования К_и.ср = 243,3/965,8 =0,251

т > 3 - максимальная мощность отдельного приёмника 120 кВт, минимальная мощность многих приёмников будет менее 40 кВт, получаем условие для применения формулы , п_э = 2·965,8/120 ≈ 16.

Коэффициент максимума: К_м = 1,50

Р_макс = 1,5·243,3 = 364,9 кВт, Q_макс = 241,49 квар.

Полная мощность силовых приёмников:

расчётный максимальный ток силовых приёмников:

Питание мостовых и кран-балок осуществляем через  троллейную линию. 
Троллейные провода применяют в крановых установках для двигателей подъема,

Лист ст

32

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

тележки и моста. Двигатели  кранов работают в повторно-кратковременном 
режиме с низким коэффициентом использования.

Троллейные линии крановых установок, где в качестве материала  ранее 
применяли угловую сталь, заменяемую шинопроводами ШТМ. Комплектные 
шинопроводы гораздо проще монтируются и чаще оказываются экономически 
более выгодными. Расчёт ведут методом, который сводится к выбору шинопроводов серии ШТМ, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потере напряжения. При больших длинах и пиковых токах для снижения потерь напряжения применяют секционированные линии, или подпитки, если же потери 
напряжения находятся в допустимых пределах, нет необходимости в подпитках. Питают троллейные линии обычно от середины линии.

Первое условие проверяют  сравнением тока I₃₀ – активной 30-минутной 
нагрузки с допустимым током шинопровода серии ШТМ:

, где Р_потр.– потребляемая мощность определяемая по номинальной мощности Р_ном и КПД: Р_потр. = Р_ном/η; k₃₀ – 
коэффициент спроса, определяемый по рис. 2.23 [1] в зависимости от режима 
работы крана и эффективного числа двигателей п_э.

Пиковый (кратковременный) ток группы приемников, например крановых двигателей:

I_пик = I_{пуск, макс} + (I_макс – I_ном·K_и), где I_{пуск, макс} – наибольший из пусковых токов двигателей в группе; I_макс – максимальный расчетный ток, принимаемый 
для кранов I₃₀; I_ном - номинальный ток наибольшего двигателя.

При расчете троллеров следует  учитывать, при питании от одной троллейной линии двух кранов расчетную длину троллеров умножают на 0,8, трех 
кранов – на 0,7, учитывая малую вероятность работы кранов в конце линии.

Общая мощность мостового  крана Р_н = 21 кВт – кран малой мощности. 
Двигатель подъёма – 15 кВт, тележки – 1 кВт, передвижения моста – 2×2,5 кВт.

Номинальный и пусковой токи наибольшего по мощности двигателя  при 
η = 0,91, соsφ = 0,65 и k_пуск = 6,0.

Лист ст

33

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

I_пуск1=6·38,5=231 А

Суммарная мощность мостовых кранов и кран-балок по одному пролёту: 
Р_∑=42кВт.

Потребляемая мощность при η = 0,91:

Р_потр = 42/0,91=46,2 кВт.

Эффективное число приёмников:

По рис.2.23 k₃₀ = 0,45. Принимаем cosφ = 0,5; tgφ = 1,73[1, табл.2.11] .

Кратковременный пусковой ток при пуске наибольшего  двигателя и работе остальных:

I_кр = I_пуск1+(I₃₀–I_ном1) = 231 + (114,8–38,5) = 307,3 А.

2.8.2 Расчёт и выбор проводников и коммутационно-защитных аппаратов на стороне ВН.

Высоковольтный кабель на 10 кВ относится к группе кабелей  низкого напряжения. Наиболее простым  способом прокладки кабеля является использование кабельной траншеи, в земле. В кабельной траншее  рекомендуется прокладывать не более шести силовых кабелей, в данном случае их два.

Выбор проводим по предельному  допустимому нагреву с учётом после 
аварийных токов. В случае аварии одного из трансформаторов всю нагрузку 
примет один кабель, поэтому расчётный ток считаем по всей нагрузке.

Расчётные нагрузки распределительной  сети 6÷20 кВ определяются по 
величинам расчётных нагрузок на шинах низшего напряжения ТП или на шинах РУ с учётом потерь мощности в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на шинах РУ.

Лист ст

34

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата