Электроснабжение электрооборудование ремонтно-механического цеха

=1,6 кА, (7.40)

=1,3 кА. (7.41)

 

Определяем сопротивления  для кабельных линий:

 

Хпкл1=Хоп ∙ Lкл1=0,3 мОм, (7.42)

Rпкл1=2∙ r0 ∙  Lкл1=0,2 мОм, (7.43)

Rпш=2∙ r0пш∙ Lш=0,068 мОм, (7.44)

Хпш=Хопш∙ Lш=0,053 мОм, (7.45)

Rпкл2=2∙ r0∙  Lкл2=50 мОм, (7.46)

Хпкл2=Хоп∙ Lкл2=0,3 мОм, (7.47)

Zп1=15 мОм, (7.48)

Rп2=Rс1+Rпкл1+Rпш+Rс2=15,3 мОм, (7.49)

Хп2=Хпкл1+Хпш=0,253 мОм, (7.50)

Zп2==15,2 мОм, (7.51)

Rп3=Rп2+Хпкл2=65,268 мОм, (7.52)

Хп3=Хп2+Хпкл2=0,553 мОм, (7.53)

Zп3==65,2 мОм, (7.54)

кА, (7.55)

кА, (7.56)

кА. (7.57)

 

Таблица 5 – Ведомость  токов КЗ

Точка КЗ	К1	К2	К3
Rк, мОм	93,6	114,1	145,9
Хк, мОм	18,2	19,8	24,5
Zк, мОм	95,3	115,8	147,9
	5,1	5,8	6
Ку	1	1	1
D	1	1	1
I(3)к, кА	2,4	1,8	1,5
iу, мОм	3,4	2,5	2,1
I(3)∞, кА	2,4	1,8	1,5
I(2)к, кА	2	1,6	1,3
Zп, мОм	15	15,2	65,2
I(1)к, кА	2,75	2,7	1,7

 

7. Расчёт  и выбор магистральных и распределительных  сетей, защита их от токов  перегрузки и токов КЗ

 

7.1 Выбираем  сечение кабеля

 

Критерием для  выбора сечения кабельных линий  является минимум приведённых затрат. В практике проектирования линий  массового строительства выбор  сечения производится не по сопоставительным технико-экономическим расчётам в  каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщенным показателям.[4, с.240]

Выбираем сечение  провода для вертикально-сверлильных  станков, данные расчёта заносятся  в таблицу 6.

Расчётный ток  линии определяется так:

 

А, (8.1)

 

где Iрас –  расчётный ток для проверки кабеля по нагреву, А;

U – номинальное  напряжение сети, В.

 

=40,3 А, (8.2)

 

где I/рас –  расчётный ток, выраженный через  поправочный коэффициент, А;

К1 – поправочный  коэффициент на температуру воздуха  для нагрузки кабеля, выбирается по [7, с.340] в зависимости от температуры и расположения кабеля.

 

Iдоп=46 А,

где Iдоп –  допустимая токовая нагрузка, [7, с. 338];

Iдоп должен  быть больше, чем I/рас:

 

Iдоп> I/рас

 

Выбираем сечение  ААБ (4Х4) [7, с. 338]:

ААБ – кабели с изоляцией из пропитанной бумаги с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке, бронированные стальными лентами.

Аналогично выбираются сечения кабелей для других электроприёмников  и заносим данные в таблицу 6.

 

7.2 Проверка  выбранного сечения на допустимую  потерю напряжения

 

Нормальный режим  работы электроприёмника обеспечивается при нормальном напряжении сети, которое должно совпадать с номинальным напряжением приёмника в точке его присоединения. Повышение или понижение уровня напряжения сети ухудшает работу электроустановки.

Повышенное напряжение на зажимах асинхронного двигателя приводит к перегреву обмотки статора и ускоряет износ изоляции . При понижении уровня напряжения уменьшается вращающий момент двигателя, падает частота вращения, нарушается режим работы электропривода, увеличивается потребляемый ток и перегревается изоляция.

Отклонение напряжения от номинального в электропечах нарушает технологический процесс плавки и термообработки. Снижение напряжения на сварочных электроустановках  ухудшает качество сварки. Пониженное напряжение на лампах уменьшается световой поток и снижает освещённость.

Проверяем электрическую  печь сопротивления на допустимую потерю напряжения [1. с, 42]:

 

∆Uрас(8.3)

(8.4)

 

где ∆Uрас –  потери напряжения, %;

L – длина  линии, м;

r0 – активное  сопротивление на 1 км. линии, Ом/км;

j – удельная проводимость, мм2/Ом∙м;

Х0 – индуктивное  сопротивление 1 км линии, Ом/км;

r0=1,14 Ом/км,

∆Uрас=0,1 %,

∆Uрас<Uдоп, Uдоп<5%.

 

Кабель выбран правильно.

Аналогично рассчитываем для электродуговой печи, продольно-строгального станка, токарно-револьверного станка и кабеля от ГПП до трансформатора. Данные заносятся в таблицу 7.

 

Таблица 7

Проверка выбранного сечения на допустимую потерю напряжения

Электроприёмники	L	cosφ	sinφ	Iрас	S	r0	X0	∆Uрас, %
Электрическая печь сопротивления	0,002	0,95	0,3	72	10	1,14	0,07	0,1
Электродуговая  печь	0,001	0,95	0,3	88	25	1,14	0,07	0,1
Продольно-строгальный  станок	0,008	0,65	0,75	32,7	4	7	0,07	0,4
Токарно-револьверный станок	0,007	0,65	0,75	19,9	2,5	11,5	0,07	0,5
От ГПП до трансформатора	1,6	0,85	0,5	23,3	3,5	8,16	0,07	4,4

 

7.3 Расчёт  и выбор аппаратов защиты и  линии электроснабжения

 

В электрической  сети возможны нарушения нормального  режима работы: перегрузки, короткие замыкания, при которых ток в проводниках  резко возрастает. Поэтому цеховые  электрические сети должны быть надёжно защищены аппаратом, отключающим повреждённый элемент с наименьшими потерями времени. Защита электрических сетей КЗ должна быть предусмотрена во всех случаях [4, с. 195].

Рассчитываем  и выбираем автомат защиты типа ВА

Линии Т1 – ШНН, 1SF, линия без электродвигателей:

 

(8.5)

 

где Sт – номинальная  мощность трансформатора, кВА;

Uн.т. – номинальное  напряжение трансформатора, кВ;

Iт – номинальный  ток трансформатора, А;

 

Iт=578 А,

Iна≥ Iнр,

 

Iнр> Iт=578 А (8.6)

 

где Iна – номинальный  ток автомата, А;

Iнр – номинальный ток расцепителя, А.

Выбираем ВА 52-39 [1, с.185]:

 

Uна=380 В,

Iна=530 А,

Iнр=630 А,

Iу(н)=1,25 Iнр,

Iу(кз)=10 Iнр,

Iоткл=40 кА,

 

где Iу(н) – номинальный  ударный ток, А;

Iу(кз) – ударный  ток короткого замыкания, А;

Iоткл – ток  отключения, А.

Линия ШНН - ШМА, 1SF, линия с группой ЭД:

 

Iм=458,3 А,

Iна≥ Iнр,

Iнр≥1,1 Iм,

Iнр=504,1 А.

Выбирается ВА 52-39:

Uна=380 В,

Iна=630 А,

Iнр=530 А,

Iу(н)=1,25 Iнр,

Iу(кз)=10 Iнр,

Iоткл=40 кА.

 

Определяется  ток отсечки:

 

Iо=1,25 Iпи,

 

где Iо – ток  отсечки, А;

Iпи – пиковый  ток, А;

К0=1,2→К0=3,

 

где К0 – кратность  отсечки.

Линия ШМА –  вентилятор, 2SF, линия с одним ЭД:

 

(8.7)

 

где Iд – длительный ток в линии, А;

η – коэффициент  полезного действия, %.

 

Iнр=11,9 А.

 

Выбираем ВА 51-25:

Uна=380 В,

Iна=25 А,

Iнр=12,5 А,

Iу(н)=1,35 А,

Iу(кз)=7 Iнр,

Iоткл=2,5 кА,

I0≥1,2 Iп=74,1 А,

Принимается К0=7.

 

Аналогично рассчитываются автоматы для всех электроприёмников, данные заносятся в таблицу 8.

8. Релейная  защита

 

Релейная защита называется совокупность специальных  устройств, контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на возникновения повреждения или ненормальный режим работы системы.

При повреждениях релейная защита выявляет повреждённый участок и отключает его, воздействуя  на коммутационные аппараты. При ненормальных режимах, не представляющих непосредственной опасности элементам системы, релейная защита работает на сигнал. Выполняя упомянутые функции, она является основным видом автоматики, обеспечивающим надежность системы электроснабжения.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к релейной защите:

Селективность

Селективность или избирательность, защиты – это  её способность отключать при  КЗ только поврежденный участок.

Быстродействие

Повреждение должно быть отключено с наибольшей быстротой, что уменьшает воздействие аварийного тока на оборудование, повышает устойчивость параллельной работы генераторов электростанций и системы. Последнее условие наиболее важно, поскольку Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлено, что если остаточное напряжение меньше 0,6 номинального, то для сохранения устойчивости надо как можно быстрее отключить повреждение. Полное время отключения (tоткл) слагается из времени работы защиты (tз) и времени работы выключателя (tв); т. е.

 

tоткл=tз+tв.

 

Самые распространенные выключатели обладают временем действия 0,15…0,16 с. В современных энергосистемах требуется весьма малое время отключения. В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих селективности, с последующим восстановлением схемы электроснабжения устройствами автоматики.

Чувствительность

Чувствительность защиты характеризует её способность реагировать  на повреждения в защищаемой зоне в режиме работы системы, при котором  ток повреждения минимален.

Резервирование весьма важно при построении схем защиты. Если по принципу действия защита не работает за пределами первого участка, она резервируется другими защитами. Каждая защита должна реагировать на повреждения как при металлическом КЗ, так и при замыкании через дугу.

Надёжность

Надёжность должна быть такой, чтобы обеспечить безотказность  работы при КЗ в защищаемой зоне и её бездействия при режимах, когда защита не должна работать. В  настоящее время используют релейную защиту. [4, с. 285]

 

9. Защитное  заземление

 

9.1 Заземлением называется преднамеренное соединение частей электроустановки с землёй с помощью заземляющего устройства, состоящего из заземлителя и заземляющих защитных проводников.

Заземлителями называется металлический  проводник или группа проводников, находящихся в грунте, а заземляющими защитными проводниками – металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.

Различают три  вида заземлений:

Защитное, гарантирующее  безопасность обслуживания электроустановок;

Рабочее, обеспечивающее нормальную работу электроустановок в  выбранных режимах;

Грозозащитное, обеспечивающее защиту сооружений от атмосферных явлений. [7, с. 317]

 

9.2 Расчёт  заземляющего устройства

 

С целью, повышения  безопасности обслуживания электроустановок и для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении

изоляции используют заземляющее устройство.

Заземление какой-либо части электроустановки – преднамеренное соединение её с заземляющим устройством  с целью сохранения в ней низкого  потенциала и обеспечение нормальной работы системы или её элементов в выбранном режиме.

Исходные данные:

Климатическая зона – I; [1, с. 90]

Грунт – суглинок;

Зимой – (-18єС);

Летом – (+18єС);

Электроды - вертикальный, стальной уголок 50х50х5;

Длина - L=2,5 м;

Горизонтальный  – полоса 40х4 мм.

Заземляющий контур будем выполнять по периметру  цеха на расстоянии 1 метр от фундамента во внешнею сторону.

Электроды заземляем  на 0,7 метра от поверхности земли.

Зададимся расстоянием  между соседними вертикальными  электродами α=5 м.

Определяем расчетное  сопротивление одного вертикального  электрода:

 

rв=0,3 ∙ ρ ∙  Ксез. в., (10.1)

 

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом ∙м;

Ксез. в. – коэффициент  сезонности вертикального;

 

rв=0,3∙100∙1,9=57 Ом.

 

В соответствие с ПЭУ требуется сопротивление заземляющего устройства:

 

Rз.у.≤4 Ом , (10.2)

 

Определяется  количество вертикальных электродов:

без учета экранирования (расчетное)

 

, (10.3)

 

где rв – расчетное  сопротивление одного вертикального  электрода, Ом;

Rз.у – сопротивление  заземляющего устройства, Ом;

N/в.р – количество  электродов без учета экранирования,  шт;

шт. электродов. Принимаем N/в.р.=15;

с учетом экранирования

 

, (10.4)

 

где Nв.р. – количество электродов с учетом экранирования, шт;

N/в.р - количество  электродов без учета экранирования, шт;

ηв. – коэффициент  использования электрода;

 

шт. электродов.

 

Принимаем Nв.р.=22.

 

Размещается ЗУ на плане рисунок 3 и уточняются расстояния, наносятся на план.

Так как контурное  ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1м.

Определим длину полосы, соединяющей контур из вертикальных электродов:

 

Lп=(А+2)∙2+(В+2)∙2, (10.5)

 

где Lп – длина  полосы соединяющей контур из вертикальных электродов, м;

А – длина  объекта, м;

В – ширина объекта, м;

 

Lп=(50+2)∙2+(32+2)∙2=172 м.

 

Определяем сопротивление горизонтального электрода (полосы):

 

, (10.6)

 

где Rг. – сопротивление  горизонтального электрода, Ом;

Lп – длина  полосы, м;

ρ – эквивалентное  удельное сопротивление, Ом∙м;

ηг. – коэффициент  использования электрода;

t – глубина  заложения, м;

b – ширина полосы, м;

Ксез.г - коэффициент  сезонности;

 

 

Определяем уточненное сопротивление вертикальных электродов:

 

(10.7)

 

где Rв - сопротивление  вертикальных электродов, Ом;

Nв – количество  вертикальных электродов с учетом  экранирования. шт;

ηв. – коэффициент  использования электрода;

rв – расчетное  сопротивление одного вертикального  электрода, Ом;

Ом.

 

Определяем фактическое  сопротивление ЗУ:

 

(10.8)

 

где Rз.у - фактическое  сопротивление ЗУ, Ом;