Электроснабжение электромеханического цеха

2.7
Релейная защита

2.7.1 Назначение
релейной защиты

В процессе
эксплуатации
системы электроснабжения
возникают
повреждения
отдельных её
элементов.
Наиболее опасными
и частыми видами
повреждений
являются КЗ
между фазами
электрооборудования
и однофазные
КЗ на землю в
сетях с большими
токами замыкания
на землю. В
электрических
машинах и
трансформаторах
могут возникать
также витковые
замыкания.
Вследствие
возникновения
КЗ нарушается
нормальная
работа системы
электроснабжения,
что создает
ущерб для
промышленного
предприятия.

При протекании
токов КЗ элементы
системы электроснабжения
подвергаются
термическому
и динамическому
действию. Для
уменьшения
размеров повреждения
и предотвращения
развития аварии
устанавливают
совокупность
автоматических
устройств,
называемых
релейной защитой.

2.8.2 Классификация
реле

Реле делятся
на основные
и вспомогательные.
Основные реле
реагируют на
возникновения
повреждения
или ненормального
режима, а вспомогательные
по команде
первых производят
отключение
выключателя
или другие
операции, возложенные
на данную защиту.
Для защиты от
не нормальных
режимов и КЗ
используют
реле тока и
напряжения.
К числу вспомогательных
реле относятся:
реле времени,
для замедления
времени защиты;
реле указательные
для сигнализации
действия защиты;
промежуточные
реле, передающие
действие основных
реле на отключение
выключателя.

Также реле
подразделяют
на первичные
и вторичные.
Обмотка первичных
реле включается
непосредственно
в защищаемую
цепь, а обмотка
вторичных –
через измерительный
трансформатор.

Также подразделяют
на реле прямого
и косвенного
действия. В
реле прямого
действия,
используемом
в устройстве
защиты, подвижная
система механически
связана с отключающим
устройством
выключателя.
Реле косвенного
действия не
имеет механической
связи с отключающим
устройством
выключателя.

2.8.3 Составление
схемы релейной
защиты

Схема изображенная
на рисунке 2.8.
имеет реле типа
РТМ токовой
отсечки и реле
МТЗ типа РТВ
прямого действия
на ВН. Для защиты
от междуфазных
КЗ принимается
схема соединения
ТТ и вторичной
нагрузки (реле)
– на разность
токов двух фаз.
Замыкание одной
фазы на землю
контролирует
УКИ с включением
сигнализации
при нарушении.

2.8.4 Выбор токового
трансформатора

1) Определяем
ток в линии ЭСН

,

где Sт
– мощность
силового
трансформатора,
МВА; U1
– напряжение
на высокой
стороне силового
трансформатора.

Принимаем
к установке
в РЗ трансформаторы
тока типа ТПЛ-10
с I1=10
А и I2=5
А в количестве
2-х штук

2)
Определяем
коэффициент
трансформации

3) Выбираем
реле ТО типа
РТМ.

Определяем
ток срабатывания
реле на токовую
отсечку при
КЗ

,

где Iмах
– максимальный
ток нагрузки,
kсх
– коэффициент
схемы, kв
– коэффициент
возврата реле.
Выбираем реле
типа РТМ с
номинальным
током срабатывания
Iср=40
А.

4) Определяем
надежность
срабатывания
реле токовой
отсечки.

Реле токовой
отсечки будет
работать надежно,
если коэффициент
чувствительности
его будет больше
1,2

,

где Iкз(2)
– ток 2-х фазного
короткого
замыкания, kI
– коэффициент
трансформации
токового
трансформатора.

Kч
> 1,2 – защита
будет работать
надежно.

5) Для защиты
трансформатора
от перегрузок
выбираем реле
МТЗ типа РТВ.

Определяем
ток срабатывания
реле

,

где kзап
– коэффициент
самозапуска
ЭД, kн
– коэффициент
надежности
отстройки,
учитывающий
погрешности
реле и ТТ

Выбираем
реле типа РТВ
– II
с номинальным
током срабатывания
I
ср=12,5 А.

6) Определяем
kч(мтз)
и надежность
срабатывания
МТЗ

Условие
надежности
выполнено
(kч(мтз)>
1,2)

2.8.5 Схема защиты
трансформатора
приведена на
рисунке 2.7

Рисунок 2.7
Схема защиты
трансформатора:

КА1, КТ1 – МТЗ
от перегрузок;
КА2, КА3 – МТЗ от
междуфазных
КЗ; КА4, КА5, КА6,
КТ2 – МТЗ от внешних
КЗ; КА7, КТ3 – МТЗ
нулевой последовательности
от однофазных
КЗ; 1 – на сигнал;
2 – к приборам.

2.8 Расчет
заземляющих
устройств

2.8.1 Защитное
заземление
– это преднамеренное
электрическое
соединение
какой- либо
части электроустановки
с заземляющим
устройством
для обеспечения
электробезопасности.
Задачей защитного
заземления
является снижение
до безопасной
величины напряжений
заземления,
прикосновения
и шаговое.

Заземляющее
устройство
состоит из
заземления
заземляющих
проводников.
В качестве
заземлений
используются
естественные
заземлители:
водопроводные
трубы, стальная
броня и свинцовые
оболочки силовых
кабелей, проложенных
в земле, металлические
конструкции
зданий и сооружений.
Если естественных
недостаточно,
применяют
искусственные
заземлители:
заглубление
в землю вертикальных
электродов
из труб, уголков
или прутков
стали и горизонтально
проложенных
в земле на глубину
не менее 0,5 полосы.

В электроустановках
до 1 кВ с изолированной
нейтралью
сопротивление
заземляющего
устройства
должно быть
не более 4 Ом.

2.8.2 Расчет
заземлителей

1) Определяем
расчетное
сопротивление
одного электрода

где ρ –
удельное
сопротивление
грунта (для
чернозема 50
Ом·м), Ксез
– коэффициент
сезонности.

2) Предельное
сопротивление
совмещенного
ЗУ. На низкое
напряжение

,
принимаем RЗУ
= 4 Ом.

3) Определяем
количество
вертикальных
электродов

Принимаем
N/в.р
= 5.

С учетом
экранирования

где η – коэффициент
использования
вертикальных
электродов

4) Определяем
длину полосы
заземляющего
устройства

Lп=2∙5=10
м

5) Определяем
уточненные
значения
сопротивлений
вертикальных
и горизонтальных
электродов

где b
– ширина полосы,
для круглого
горизонтального
заземлителя
b =
40, t
– глубина заложения

5)
Определяем
фактическое
сопротивление
заземляющего
устройства

Фактическое
сопротивление
заземляющего
устройства
(2,7 Ом) меньше
допустимого
сопротивления,
значит заземляющее
устройство
будет эффективным.

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ИСТОЧНИКОВ

В.П. Шеховцов
“Расчет и
проектирование
схем электроснабжения”.
Методическое
пособие М:Форум
– 2003.

Б.Ю. Липкин
“Электроснабжение
промышленных
предприятий
и установок”
М. Высшая школа
1975.

А.А. Федоров,
Л.Е. Старкова
Учебное пособие
для курсового
и дипломного
проектирования
по электроснабжению
промышленных
предприятий.
М. Энергоатомиздат
1987.

Л.Д. Рожкова,
В.С. Козулин
“Электрооборудование
станций и
подстанций”
М. Энергоатомиздат
1987.

Конюхова Е.А.
" Электроснабжение
объектов"
Учебное пособие
для студентов
учреждений
среднего
профессионального
образования.
– М.: Издательство
"Мастерство",
2002.

2.9 Молниезащита

2.9.1
Наиболее
опасным проявлением
молнии с точки
зрения поражения
зданий и сооружений
является прямой
удар.

2.9.2 Ожидаемое
число поражений
молнией в год
зданий и сооружений
высотой не
более 60 м, не
оборудованных
молниезащитой,
определяют
по формуле:

Где B
– ширина защищаемого
объекта, м; L
– длина защищаемого
объекта, м;
-
высота объекта
по его боковым
сторонам, м; n
– среднее число
поражений
молнией 1 км2
земной поверхности
в год, значения
которого приведены
в таблицах
(ПУЭ) в зависимости
от интенсивности
грозовой
деятельности,
n=40ч60.

N=

Производственные,
жилые и общественные
здания и сооружения
в зависимости
от их назначения,
а также интенсивности
грозовой деятельности
в районе их
местонахождения
выделены в
категории по
степени устройства
молниезащиты.

По рекомендации
для промышленных
предприятий
и технологических
объектов категория
устройства
молниезащиты
и тип зоны защиты
берем: категория
устройства
молниезащиты
ΙΙΙ,
тип зоны защиты
Б.

Под
зоной защиты
молниеотвода
понимают часть
пространства,
внутри которого
здание или
сооружение
защищено от
прямых ударов
молнии с определенной
степенью надежности.
Различают зону
защиты типа
А, где степень
надежности
составляет
99,5% и выше, и зону
защиты типа
Б со степенью
надежности
95% и выше.

В практике
для защиты
зданий и сооружений
от прямых ударов
молнии наибольшее
распространение
получили стержневые
и тросовые
молниеотводы.

Принимаем
исполнение
защиты двойным
металлическим
молниеотводом
стержневого
типа высотой
30 м. Определяем
параметры зоны
защиты.

1) Определяем
высоту вершины
конуса стержневого
молниеотвода

h0=
0,92∙h=0,92∙28=25,76
м

где h
– полная высота
стержневого
молниеотвода

2) Определяем
радиус защиты
на уровне земли

r0=1,5∙h0=1,5∙28=42
м

3) Определяем
радиус защиты
на уровне защищаемого
сооружения

rх=1,5(h-1,1∙hx)=1,5(28-1,1∙8)=28,8
м

где hx
– высота
защищаемого
сооружения

4) Определяем
высоту средней
части двойного
стержневого
молниеотвода

hc=h0-0,14(L-h)=23-0,14(48-28,8)=20
м

где L
– расстояние
между двумя
стержневыми
молниеотводами,
м

rc=r0=42

5)
Определяем
радиус защиты
двух стержневых
молниеотводов

rcx=r0(hc-hx)=42(20-8)=25,4
м

2.9.3 Принцип
защиты двойного
стержневого
молниеотвода
равной длины
представлен
на рисунке 2.9

Рисунок 2.9
Зона защиты
двойного стержневого
молниеотвода
равной длины.

ВВЕДЕНИЕ

Первое место
по количеству
потребляемой
электроэнергии
принадлежит
промышленности,
на долю которого
приходится
более 60% вырабатываемой
в стране энергии.
С помощью
электрической
энергии приводятся
в движение
миллионы станков
и механизмов,
освещение
помещений,
осуществляется
автоматическое
управление
технологическими
процессами
и др. Существуют
технологии,
где электроэнергия
является единственным
энергоносителем.

В связи
с ускорением
научно-технологического
прогресса
потребление
электроэнергии
в промышленности
значительно
увеличилось
благодаря
созданию гибких
автоматизированных
производств.

Энергетической
программой
предусмотрено
создание мощных
территориально-производственных
комплексов
(ТПК) в тех регионах,
где сосредоточены
крупные запасы
минеральных
и водных ресурсов.
Такие комплекс
добывают,
перерабатывают,
транспортируют
энергоресурсы,
используя в
своей деятельности
различные
электроустановки
по производству,
передаче и
распределению
электрической
и тепловой
энергии.

Объединение
региональных
ОЭС в более
мощную систему
образовало
Единую энергетическую
систему (ЕЭС)
Российской
Федерации. ЕЭС
позволило
снизить необходимую
генераторную
мощность по
сравнению с
изолированно
работающими
электростанциями
и осуществлять
более оперативное
управление
перетоками
энергетических
мощностей с
Востока, где
находиться
около 80% топливных
и гидроресурсов,
на Запад страны,
так как в европейской
части страны
размещается
80% всех потребителей
энергии. Для
электрической
связи между
ОЭС служат
сверхдальние
линии электропередач
напряжением
330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.

Управление
ЕЭС РФ ведется
из центрального
диспетчерского
управления
(ЦДУ ЕЭС РФ) в
Москве. Задачей
ЦДУ ЕЭС РФ является
обеспечение
руководства
региональными
ОЭС, расчет и
внедрение
наиболее рациональных
режимов работы
управляемых
электростанций,
ликвидация
аварий в энергосистемах.

Энергетическая
политика РФ
предусматривает
дальнейшее
развитие
энергосберегающей
программы.
Экономия
энергетических
ресурсов должна
осуществляться
путем: перехода
на энергосберегающие
технологии
производства;
совершенствование
энергетического
оборудования,
реконструкция
устаревшего
оборудования;
сокращение
всех видов
энергетических
потерь и повышение
уровня использования
вторичных
энергетических
ресурсов.
Предусматривается
также замещение
органического
топлива другими
энергоносителями,
в первую очередь
ядерной и
гидравлической
энергией.

Кроме
прямого энерго-
и ресурсосбережения
существует
целый ряд актуальных
задач, решение
которых в конечном
итоге приводит
к тому же эффекту
в самих производственных
установках,
в производстве
в целом. Сюда,
в первую очередь
относится
повышение
надежности
электроснабжения,
так как внезапное,
иногда даже
весьма кратковременное
прекращение
подачи электропитания
может привести
к большим убыткам
в производстве.

Но повышение
надежности
связано с увеличением
стоимости
системы электроснабжения,
поэтому важной
задачей должно
считаться
определение
оптимальных
показателей
надежности,
выбор оптимальной
по надежности
структуры
системы электроснабжения.

Также важной
задачей является
обеспечение
требуемого
качества
электроэнергии.
Низкое качество
электроэнергии
приводит помимо
прочих нежелательных
явлений к увеличению
потерь электроэнергии
как в электроприемниках,
так и в сети.
Важное значение
приобрело
измерение
показателей
качества
электроэнергии.

За последние
десятилетия
достигнуты
значительные
успехи не только
в микроэлектронике,
но и в электроаппаратостроении,
в разработке
новых электрических
и конструкционных
материалов,
в кабельной
технике. Эти
достижения
открывают новые
возможности
в способах
канализации
электроэнергии
и в конструкции
распределительных
устройств (РУ).
В частности,
применение
новых комплектных
легко заменяемых
узлов электрических
сетей и сетевых
устройств может
потребоваться
в быстро изменяющихся
производственных
условиях современных
предприятий.

Важней
задачей энергетики
в последнее
время является
решение проблем
экологии. Особую
опасность
представляет
выделения
углекислого
газа СО2,
так как это
может привести
к ощутимому
изменению
энергобаланса
и климата Земли.

Кроме СО2
в воздух выбрасываются
и другие продукты
горения, из
которых наибольшую
опасность
представляют
диоксид серы
(SO2) и
оксиды азота,
вызывающие
выпадение
кислых дождей,
окисление и
постепенное
умирание водоемов,
заболевание
и умирание
лесов. Выделяющиеся
при сжигании
топлива (а также
при использовании
атомной энергии)
тепло уже сегодня
настолько
велико, что
дальнейший
его рост может
вызвать опасение
нежелательного
изменения
теплового
баланса Земли
или отдельных
ее регионов.

1
ОПИСАТЕЛЬНАЯ
ЧАСТЬ

Общие
требования
к электроснабжению
объекта

При проектировании
системы электроснабжения
и реконструкции
электрических
установок
должны рассматриваться
следующие
вопросы:

1) Перспективы
развития энергосистем
и систем электроснабжения
с учетом рационального
сочетания вновь
сооружаемых
электрических
сетей с действующими
и вновь сооружаемыми
сетями других
классов напряжений;

2) Обеспечение
комплексного
централизованного
электроснабжения
всех потребителей,
расположенных
в зоне действия
электрических
сетей, независимо
от их ведомственной
принадлежности;

3) Снижение
потерь электрической
энергии;

4) Ограничение
токов короткого
замыкания
предельными
уровнями,
определенными
на перспективу.

При этом
должны рассматриваться
в комплексе
внешнее и внутреннее
электроснабжение
с учетом возможностей
и экономической
целесообразности
технологического
резервирования.

При решении
вопросов развития
системы электроснабжения
следует учитывать
ремонтные,
аварийные и
послеаварийные
режимы. При
выборе независимых
взаимно резервирующих
источников
питания, являющихся
объектами
энергосистемы,
следует учитывать
вероятность
одновременного
зависимого
кратковременного
снижения и
полного исчезновения
напряжения
на время действия
релейной защиты,
а также полного
длительного
во время тяжелых
системных
аварий.

Качество
электроэнергии
определяется
совокупностью
ее характеристик,
при которых
приемники могут
нормально
работать и
выполнять
заложенные
в них функции.
Качество
электроэнергии
в значительной
степени влияет
на технологический
процесс промышленного
производства
и качества
выпускаемой
продукции, на
расход электроэнергии
и зависит от
питающей ЭС
и от потребителей
снижающих
качество
электроэнергии.

Из всех показателей
качества
электроэнергии
наибольшее
влияние на
режимы работы
электроприемников
оказывает
отклонение
и колебание
напряжения.

Под отклонением
напряжения
понимают разность
между фактическим
и номинальным
значением
напряжения.
В условиях
нормальной
работы приемников
электроэнергии
отклонение
напряжения
от номинального
значения допускается
в пределах
-5ч+10% на зажимах
электродвигателей
и аппаратов
для их пуска
и управления;
-2,5ч+5% на зажимах
приборов рабочего
освещения;
-5ч+5 на зажимах
другого оборудования.

Отклонение
напряжения
вызывает наибольший
ущерб среди
всех показателей
качества. Колебания
напряжения
оцениваются
размахом изменения
напряжения
и частотой
изменения
напряжения.
Колебания
напряжения
обусловлены
резкими толчками
потребляемой
мощности при
работе приемников
с ударной
нагрузкой
(сварочные
аппараты,
электрические
печи, двигатели
прокатных
станков и др.).
Ограничить
колебания
напряжения
можно построением
рациональных
схем электроснабжения,
применение
специальных
технических
устройств и
агрегатов с
минимальным
влиянием на
систему электроснабжения.

Несиметрия
напряжений
и токов. Это
неравенство
фазных или
линейных напряжений
(токов) по амплитуде
и углом сдвига
между ними.
Различают
аварийные и
эксплуатационные,
вызванные
применением
потребителей
(индукционные
печи, сварочные
аппараты). Для
симметрирования
напряжения
и токов применяют
равномерное
распределение
однофазных
нагрузок по
фазам, нагрузки
подключают
на отдельный
трансформатор.

Отклонения
и колебания
частоты. Величину
равную разности
между действующим
значением и
заданным значением
частоты называют
отклонением
частоты. В нормальном
режиме работы
допускается
отклонение
частоты в пределах
±0,1 Гц. Кратковременные
отклонения
частоты могут
достигать ±0,2
Гц. Причиной
изменения
частоты в системе
электроснабжения
является дефицит
активной мощности.
Характеристикой
колебаний
частоты является
размах колебаний,
который не
должен превышать
0,2 Гц. Основной
причиной
возникновения
колебаний
частоты являются
мощные приемники
электроэнергии
с радиопеременной
активной нагрузкой,
теристорные
преобразователи
главных приводов
прокатных
станов.

Несинусоидальность
кривой тока
и напряжения.
Источником
является: синхронные
генераторы,
силовые трансформаторы,
работающие
при повышенных
значениях
магнитной
индукции в
сердечнике
(повышенном
напряжении
на выходах),
преобразователи
переменного
тока в постоянный
ток и потребители
с нелинейно
ВАХ.

Несинусоидальные
токи перегружают
конденсаторные
батареи, емкостные
сопротивления
которых обратно
пропорциональны
порядку гармоник.
Наличие высших
гармоник в
напряжении
и токах неблагоприятно
действует на
изоляцию
электрической
машины, трансформаторов,
конденсаторов
и кабелей.
Коэффициент
искажения
кривой напряжения
не должен превышать
5% на зажимах
любого приемника
электрической
энергии.

Потери
электроэнергии
в трансформаторах,
электродвигателях
и другом оборудовании
неизбежны, что
связано с принципом
работы этих
электроустановок.
Однако за счет
мероприятий
по экономии
электроэнергии
потери должны
быть сведены
к минимуму.

Описание
объекта электроснабжения

Цеховые сети
промышленных
предприятий
выполняют на
напряжение
до 1 кВ (наиболее
распространенным
является напряжение
380 В). На выбор
схемы и конструктивное
исполнение
цехов сетей
оказывают
влияние такие
факторы, как
степень ответственности
приемников
электроэнергии,
режимы их работы
и размещении
по территории
цеха, номинальные
токи и напряжения.

Инструментальный
цех предназначен
для изготовления
и сборки различного
измерительного,
режущего,
вспомогательного
инструмента,
а также штампов
и приспособлений
для горячей
и холодной
штамповки.
Поэтому его
непрерывная
работа должна
быть полностью
обеспечена
системой
электроснабжения.
Этот цех является
вспомогательным
цехом завода
по изготовлению
механического
оборудования
и станков.
Инструментальный
цех имеет станочное
отделение, в
котором установлено
штатное оборудование:
поперечно-строгальные,
токарно-револьверные,
горизонтально-фрезерные,
алмазно-расточные,
наждачные,
заточные станки.
Также имеется
другое электрооборудование:
кран-балки,
токарные автоматы
и одношпиндельные
автоматы токарные.

В цехе
предусмотрены
две рабочие
смены. По категории
надежности
электроснабжения
(ЭСН) разделяются
на 2 и 3 категории:

1) приемники
2 категории –
перерыв электроснабжения,
которых приводит
к массовому
недоотпуску
продукции,
массовому
простою рабочих,
механизмов.
Приемники 2
категории
рекомендуется
обеспечивать
электроснабжением
от двух независимых
источников
питания;

2) приемники
3 категории –
остальные
приемники,
неподходящие
под определение
1и 2 категории.
Перерыв электроснабжения
этих приемников
не приводит
к существенным
последствиям,
простоям и
другим неблагоприятным
последствиям.
Для таких
электроприемников
достаточного
источника
питания при
условии, что
перерыв электроснабжения,
необходимый
для замены
поврежденного
элемента СЭС,
не превышает
1 суток.

Все электроприемники
электромеханического
цеха можно
отнести ко 2
категории
надежности
электроснабжения,
кроме точильно-шлифовальных
станков, которые
относятся к
3 категории.

При проектировании
системы электроснабжения
необходимо
правильно
установить
характер среды,
которая оказывает
влияние на
степень защиты
применяемого
оборудования.

Электрооборудование
работает при
нормальных
условиях окружающей
среды, грунт
в районе цеха
– чернозем с
температурой
+10° С.

В помещениях
с нормальной
средой электрооборудование
должно быть
защищено от
механических
повреждений,
а также от случайных
прикосновений
к голым токоведущим
частям.

Инструментальный
цех по степени
взрыво- и
пожаробезопасности
можно отнести
к безопасному,
так как он не
имеет помещений,
где бы содержались
опасные вещества.

По электробезопасности
цех относится
к классу ПО
(повышенной
опасности), так
как в цехе очень
много токоведущих
частиц (пыли,
стружки и т.д.)
металла, которые
оседают на ЭО.
Также возможно
соприкосновение
обслуживающего
персонала
одновременно
с корпусом ЭО
и конструкциями,
связанными
с землей.

Все приемники
по режиму работы
разделяются
на 3 основных
типа: продолжительный,
кратковременный
и повторнократковременный.

Продолжительный
режим является
основным для
большинства
ЭО. Это режим,
при котором
превышение
температуры
нагрева электроприемника
над температурой
окружающей
среды достигает
определенной
величины τуст.
Установившаяся
температура
считается
такой, если она
в течение часа
не изменялась.
В этом режиме
работают все
станки, печи,
насосы, компрессоры
и вентиляторы.

Кратковременный
режим работы
характеризуется
небольшими
включениями
и длительными
паузами. В этом
режиме работают
вспомогательные
механизмы
станков и другого
оборудования.

Повторнократковременный
режим – это
кратковременные
периоды работы,
чередующиеся
с паузами, при
этом периоды
включения не
на столько
велики, чтобы
температура
превысила
установившееся
значение, но
и при паузах
не успевает
остыть, в конечном
итоге достигая
средней величины.

В этом режиме
работают
грузоподъемные
механизмы,
прокатные станы
и сварочные
аппараты.

Электроприводы
в повторнократковременном
режиме характеризуется
относительной
продолжительностью
включения (ПВ)

где tв
– время включения,
tц
– время цикла.

Система
автоматического
включения
резерва

Системы
автоматического
резерва бывают:
линий, трансформаторов,
электродвигателей,
секционных
выключателей.
В основном
применяются
на ЛЭП и двухтрансформаторных
подстанциях,
где необходимо
постоянное
электроснабжение.
Оперативный
ток управления
АВР может быть
как постоянным,
так и переменным.

Основные
требования,
предъявляемые
к АВР:

минимальное
время включения;

однократность
действия, чтобы
исключить
включение на
неустраненное
короткое замыкание;

срабатывание
обязательно,
при исчезновении
напряжения
по любой причине;

контроль
неисправности
цепи включения.

Принцип
действия АВР.

В нормальном
режиме работы
выключатели
Q1
и Q3
включены,
а Q2
отключен.
При аварии на
первой секции
исчезает напряжение,
срабатывает
реле напряжения

2
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет
электрических
нагрузок

2.1.1. Создание
любого промышленного
объекта начинается
с его проектирования.
Не простое
суммирование
установленных
(номинальных)
мощностей ЭП
предприятия,
а определение
ожидаемых
(расчетных)
значений
электрических
нагрузок является
первым и основополагающим
этапам проектированием
СЭС. Расчетная
максимальная
мощность,
потребляемая
электрприемниками
предприятия,
всегда меньше
суммы номинальных
мощностей этих
ЭП.

Завышение
ожидаемых
нагрузок приводит
к удорожанию
строительства,
перерасходу
проводникового
материала и
неоправданному
увеличению
мощности
трансформаторов
и прочего
оборудования.
Занижение может
привести к
уменьшению
пропускной
способности
электросети,
к лишним потерям
мощности, перегреву
проводов, кабелей
и трансформаторов,
а следовательно,
к сокращению
срока их службы.

Существующие
методы определения
расчетных
нагрузок основаны
на обработке
экспериментальных
и практических
данных об
электрических
нагрузках
действующих
промышленных
предприятий.

При определении
расчетных
нагрузок предприятия
в основном
производят
методом упорядоченных
диаграмм (метод
коэффициента
максимума).
Метод применяется
в тех случаях,
когда известны
номинальные
данные всех
ЭП предприятия
и их расположения
на плане цеха.

2.1.2. Для расчета
нагрузок разделим
все ЭП цеха на
6 групп распределенных
по силовым
шкафам.

2.1.3. Расчет
нагрузок.

.1.3.1. Силовой
шкаф №1.

1) Данные по
приемникам

Р1,2 =
5,5 кВт, kи
= 0,14, cosφ
= 0,5; tgφ
= 1,73

Р3,5-7
= 4,8 кВт, kи
= 0,14, cosφ
= 0,5; tgφ
= 1,73

Р4=1,8
кВт, kи
= 0,17, cosφ
= 0,65; tgφ
= 1,17

2) Определяем
активную номинальную
групповую
мощность приемников,
приведенных
к длительному
режиму

3) Определяем
активную среднюю
мощность за
наиболее нагруженную
смену

4) Определяем
средний коэффициент
использования
группы электроприемников

по таблице
выбираем кmax=2,64

5) Определяем
среднюю реактивную
мощность за
наиболее нагруженную
смену

6) Определяем
средневзвешенный
tg φ

7) Определяем
показатель
силовой сборки
в группе

8) Так как
m >
3 и kи
< 0,2 то расчет
мощности производим
через относительные
единицы

где n1
– число наибольших
приемников
группы, nном
– общее число
приемников
группы.

где Р1
– мощность
наибольших
приемников
группы.

В зависимости
от n*
и P*
по таблице
определяем
nэ*
= 0,83.

Находим
эффективное
число приемников
группы

9) Определяем
расчетную
мощность через
кmax

Pр=
кmax·Pсм=2,64·4,54=12
кВт

10) Определяем
общую расчетную
мощность для
группы приемников

11)
Определяем
расчетный ток
для группы
приемников

2.1.3.2. Расчет
остальных групп
электроприемников
производим
аналогично
первой группе.
Результаты
расчетов заносим
в сводную таблицу
нагрузок 2.1.

2.2
Выбор трансформаторов

2.2.1 Правильный
выбор числа
и мощности
трансформаторов
на цеховых
трансформаторных
подстанциях
является одним
из основных
вопросов
рационального
построения
СЭС.

Двухтрансформаторные
подстанции
применяют при
значительном
числе потребителей
1 и 2-й категории.
Целесообразно
применение
двухтрансформаторной
подстанции
при неравномерном
суточном и
годовом графиках
нагрузки предприятия,
при сезонном
режиме работы.
Как правило,
предусматривается
раздельная
работа трансформаторов
для уменьшения
токов КЗ.

Выбор мощности
трансформаторов
производится
исходя из расчетной
нагрузки объекта
электроснабжения,
числа часов
использования
максимума
нагрузки, темпов
роста нагрузок,
стоимости
электроэнергии,
допустимой
перегрузки
трансформаторов
и их экономической
загрузки.

Наивыгоднейшая
(экономическая)
загрузка цеховых
трансформаторов
зависит от
категории ЭП,
от числа трансформаторов
и способов
резервирования.

Совокупность
допустимых
нагрузок,
систематических
и аварийных
перегрузок
определяет
нагрузочную
способность
трансформаторов,
в основу расчета
которой положен
тепловой износ
изоляции
трансформатора.
Допустимые
систематические
нагрузки и
аварийные
перегрузки
не приводят
к заметному
старению изоляции
и существенному
сокращению
нормальных
сроков службы.

Допустимые
аварийные
перегрузки
трансформаторов
при выборе их
номинальной
мощности зависят
от продолжительности
перегрузки
в течении суток,
от температуры
окружающей
среды и системы
охлаждения
трансформатора.

2.2.2 Расчет
номинальной
мощности
трансформаторов.

1) Так как в
цехе преобладают
приемники 2-й
категории, то
целесообразно
выбрать 2 трансформатора
для установки
на цеховую
трансформаторную
подстанцию.

2) Номинальную
мощность
трансформаторов
определяем
по условию

Sр=S+S/,
где
S/=кВА

Sр=136,3+13,9=150,2
кВА

,

где βт
– коэффициент
загрузки
трансформатора,
для приемников
второй категории
принимается
0,7-0,8; Sр
– расчетная
максимальная
мощность объекта.

Принимаем
к установке
трансформатор
с номинальной
мощностью 160
кВА.

3) Проверяем
перегрузочную
способность
трансформатора
в аварийном
режиме по условию

kав.п.
< 1,4 – коэффициент
аварийной
перегрузки.

Такая перегрузка
трансформатора
по условию
допускается
в течение 6 часов
5 суток.

4) По условию
коэффициент
загрузки
трансформатора
β питающего
приемники 2 и
3-й категории
надежности
электроснабжения
должен составлять
0,5 – 0,7

Условие по
загрузке
трансформатора
выполняется.

2.2.4 Таким
образом, принимаем
к установке
на цеховую
трансформаторную
подстанцию
2 трансформатора
мощностью 160
кВА марки ТМЧ160/10.

2.3
Компенсация
реактивной
мощности

2.3.1 Основными
потребителями
реактивной
мощности являются
асинхронные
двигатели и
индукционные
печи. Прохождение
в электрических
сетях реактивных
токов обуславливает
добавочные
потери активной
мощности в
линиях, трансформаторах,
генераторах
электростанций,
дополнительные
потери напряжения,
требует увеличение
номинальной
мощности или
числа трансформаторов,
снижает пропускную
способность
всей системы
электроснабжения.

Меры по снижению
реактивной
мощности:
естественная
компенсация
без применения
специальных
компенсирующих
устройств;
исскуственные
меры с применением
компенсирующих
устройств.

К естественной
компенсации
относятся:
упорядочение
и автоматизация
технологического
процесса, ведущие
к выравниванию
графика нагрузки;
создание рациональной
схемы электроснабжения
за счет уменьшения
количества
ступеней
трансформации;
замена малозагруженных
трансформаторов
и двигателей
трансформаторами
и двигателями
меньшей мощности
и их полная
загрузка; применение
синхронных
двигателей
вместо асинхронных;
ограничение
продолжительности
холостого ход
двигателей
и сварочных
аппаратов.

К техническим
средствам
компенсации
реактивной
мощности относятся:
конденсаторные
батареи, синхронные
двигатели,
вентильные
статические
источники
реактивной
мощности.

2.3.2 Выбор компенсирующих
устройств

1) Определяем
мощность
компенсирующего
устройства

где tgφk
– находится
в зависимости
от cosφk=0,92,
который необходимо
получить после
установки КУ,
Рм –
общая активная
мощность системы
электроснабжения;

Выбираем
две комплектные
конденсаторные
установки КУ
– УКН-0,38-75УЗ мощностью
Qк.ст
= 75 квар;

2) Определяем
фактический
tgφ

3) Определяем
cosφ
в зависимости
от tgφ

cosφф
= cos (arctg φф)
= 0,97

Полученный
cosφф
удовлетворяет
условию, поэтому
выбранные
компенсирующие
устройства
можно принять
к установке.

2.4
Расчет распределительных
линий

2.4.1 Проводники
электросетей
от проходящего
по ним тока
согласно закону
Джоуля-Ленца
нагреваются.
Количество
выделенной
тепловой энергии
пропорционально
квадрату тока,
сопротивлению
и времени протекания
тока Q
= I2Rt.
Нарастание
температуры
проводника
происходит
до тех пор, пока
не наступит
тепловое равновесие
между теплом,
выделяемым
в проводнике
с током и отдачей
в окружающую
среду.

Чрезмерно
высокая температура
нагрева проводника
может привести
к преждевременному
износу изоляции,
ухудшению
контактных
соединений
и пожарной
опасности.
Поэтому устанавливаются
предельнодопустимые
значения температуры
нагрева проводников
в зависимости
от марки и материала
изоляции проводника
в различных
режимах.

Длительнопротекающий
по проводнику
ток, при котором
устанавливается
наибольшая
длительно-допустимая
температура
нагрева проводника,
называется
предельно
допустимым
током по нагреву.

Значение
допустимых
длительных
токовых нагрузок
составляем
для нормальных
условий прокладки
проводников:
температура
воздуха +25°С,
температура
земли +15°С и при
условии, что
в траншее уложен
только один
кабель. Если
условие прокладки
проводников
отличается
от идеальных,
то допустимый
ток нагрузки
определяется
с поправкой
на температуру
(kп1)
и количество
прокладываемых
кабелей в одной
траншее (kп2)

2.4.2 Определяем
сечение кабеля
для силового
шкафа №1.

1) Расчетный
ток СШ1 равен
Iр
= 22,5 А