Розрахунку і вибору окремих елементів електричного обладнання системи електропостачання проект

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка та курсовий проект містять 65 сторінок, 8 рисунків, 12 таблиць, 2 додатків, 21 джерело.

Об’єкт розробки – електропостачання окремого агрегату металургійного підприємства по виготовленню металічних труб на трьох валковому стані.

Мета роботи – отримання практичних навичок по розрахунку і вибору окремих елементів електричного обладнання системи електропостачання проектуємого об’єкту.

Метод виконання – виконання розрахунків з використанням комп’ютерної техніки, матеріалів мережі „INTERNET”, використання таб­лиць, графіків, даних технічної літератури та довідників електротехнічного профілю.

Виконані розрахунки економічної доцільності двох варіантів одного з елементів електропостачання. Вибрана і розроблена схема електропоста­чання низьковольтної електромережі.

Результати виконаної роботи можуть бути використані при дипломному проектуванні, а також при виконанні реальних проектних робіт при практич­ній діяльності на підприємстві.

ПОСТАЧАННЯ, СТРУМ, НАПРУГА, ПІДСТАНЦІЯ, ТРАНСФОРМА­ТОР, ЗАХИСТ, ПОТУЖНІСТЬ.

ЗМ
І
СТ

Вступ…………………………………………………………………………..7

1. Загальна частина…………………………………………………………...9

Опис технології і обладнання об’єкту проекту­вання…………..........................................................................................................9

1.1Вибір основного електроустаткування і його кла­сифікація………………………………………………………………………….13

1.2 Класифікація об'єкту проектування згідно вимог ПУЕ…………………....16

2. Спеціальна частина……………………………………………………….20

2.1 Розрахунок електричних навантажень проектованого

об'єкту…................................................................................................................20

2.2 Визначення витрати електроенергії на шинах низької

напруги (НН) і розрахунок средневзваженного коефіцієнта

потужності...............................................................................................29

2.3Компенсація реактивної потужності……………….....……………..............32

2.4Вибір і розрахунок цехової трансформаторної підстанції............................35

2.5
Вибір і розрахунок цехової низьковольтної мережі…………..…………....45

2.6 Основні заходи щодо автоматики і релейного захисту

на трансформаторній підстанції………………………………………..56

2.7 Захисне заземлення на ТП …………………………………….……….........59

Висновки і рекомендації…………………………………………………….62

Перелік посилань…………………………………………………………….63

Додатки……………………………………………………………………….65

ВСТУП

Електропостачання підприємств, цивільних і суспільних споруд в даний час є однією з основних задач забезпечення життєдіяльності людей. Слід за­значити, що в світі потреба людини в енергії на 40-50% покривається за ра­хунок електроенергії. Питання постачання електроенергією, побудови мереж електропостачання надають великий вплив не тільки на життєдіяльність але і на електростанції в світі. В даний час в розвинених державах об'єми вироб­леної електроенергії підходять до критичної межі, перехід якої для людства загрожує екологічною катастрофою.

У світовій енергетиці питанням електропостачання, а також виробництва і збуту електроенергії зайняті 30% всього електротехнічного персоналу і спо­стерігається тенденція до збільшення чисельності.

Світові тенденції розвитку електропостачання в даний час направлені не на збільшення вироблення електроенергії, а на впровадження енергозберіга­ючих технологій і виробництва нових видів електроустаткування зробленого за енергозберігаючою технологією. В даний час 7-12% всієї виробленої елек­троенергії йде на покриття електричних втрат в лінії електропостачання. Зниження цих втрат рівноцінне збільшенню виробництва електроенергії, тому однією з основних задач при проектуванні систем електропостачання вважається задача зниження втрат при передачі електроенергії і наближення джерел електроенергії максимально близько до споживача. Це може відбува­тися за рахунок використання дротів з кращими електричними властивос­тями, наприклад використання криогенних дротів і кабелів, наднизьких тем­ператур, отримання нових матеріалів поліпшеної електропровідності і т.д.

Завдання на КП передбачає розробку системи електропостачання окремо взятого металургійного об'єкту. Розробка системи електропостачання прово­диться на підставі учбової і технічної літератури, знань одержаних при ви­вченні курсу, вживанні сучасної комп'ютерної і обчислювальної техніки.

Виконання КП заснована і тісно пов'язана з дисциплінами, що вивчаються в технікумі такими як конструкційні і електротехнічні матеріали, електро­апарати, теоретичні основи електротехніки і ін.

1 ЗАГАЛЬНА
ЧАСТ
ИНА

1.1
О
пис технолог
ії
і
обладнання
об
’є
кт
у
проект
у­
ван
н
я

Удосконалення техніки і технології, збільшення одиничної потужності агрегатів, зростання вимог до якості труб, створення спеціалізованих ділянок для обробки окремих видів продукції, оснащення цехів автоматизованими системами контролю, керування й обліку – усе це сприяло тому, що сучасні трубні цехи перетворилися у складні промислові комплекси, успішна робота яких залежить від ряду технічних, економічних і соціальних факторів. вирі­шальний вплив на склад і структуру сучасного цеху робить технологія виго­товлення продукції.

Виробництво труб різних видів і розмірів здійснюється на спеціалізова­ному устаткуванні, тип і конструкція якого обумовлені методами перетво­рення вихідного матеріалу в готову продукцію (гаряча і холодна прокатка, волочіння, формування, зварювання), а також способами її обробки і конт­ролю.

Технологічний процес виробництва сталевих труб складається із сукуп­ності операцій, здійснюваних над заготовкою при перетворенні її в готову трубу із заданими технічними характеристиками. Характер технологічного процесу, тобто послідовність операцій і види обробки, залежить від конфігу­рації, розмірів і якості вихідної заготовки, а також від вимог до готової про­дукції, обумовлених умовами експлуатації труб.

Проте, незалежно від призначення і розмірів продукції, процес її виготов­лення складається з технологічно однотипних структурних елементів, що в основному визначають склад і компонування цеху.

Вихідний матеріал надходить на склад, де його зважують і складають від­повідно до діючих правил. Перш ніж цей матеріал буде направлений у виро­бництво, його піддають контролю (спеціальному чи вибірковому) і, при не­обхідності, ремонту та повторному контролю.

Як правило, спеціальний контроль і ремонт заготовок здійснюють на за­воді постачальнику. Однак для деяких видів труб відповідального призна­чення цю операцію дублюють у цеху. Іноді після ремонту заготовку піддають додатковій термічній і хімічній обробці. Наприклад, заготовка для труб, при­значених для експлуатації у котлах високого тиску, проходить механічну, те­рмічну і хімічну обробку з наступним контролем якості. При деформації за­готовок з використанням нагрівання, отриманого на попередній стадії вироб­ництва (гарячий посад чи транзитна прокатка), її подають безпосередньо у нагрівальні пристрої чи на прокатні агрегати, минаючи склад і ділянку підго­товки до прокату. Спеціальне вогневе чи термофрезерне зачищення загото­вок здійснюють у безперервному технологічному потоці ділянки для вироб­ництва заготовок (напівпродукту).

Підготовлена і проконтрольована належним чином заготовка надходить на ділянку основного виробництва. Тут виконують комплекс операцій, що забезпечують одержання чорного виробу: нагрівання (при необхідності); рі­зні деформаційні процеси, що в окремих випадках супроводжуються підігрі­вом деформованого матеріалу; охолодження; виправлення. При складному циклічному виробництві деформаційні процеси багаторазово повторюють і супроводжують термічною, хімічною і механічною обробкою. Чорний виріб піддають проміжному контролю, маркіруванню, ремонту (якщо це необ­хідно) і направляють на ділянки виготовлення готової продукції. На цих ді­лянках з чорного виробу після комплексу операцій по термічній, механічній і хімічній обробці одержують готову продукцію необхідних видів із заданими властивостями. Готова продукція проходить задавальний контроль, клейму­вання, маркірування і при необхідності ремонт. Після ремонту вироби повто­рно направляють на оздоблювальні операції і здавальний контроль. Далі труби надходять на ділянки нанесення антикорозійних покрить, потім – на склад готової продукції.

Рис.1.1 – Технологічний процес виробництва труб

Табл.1.1 – Даний електрообладнання

№ нав.	Найменування	Кіл., шт.	Руст ., кВт	Рід струма, на­пруга	Реж.роб., ПВ%	Кз	Ки	cosφ
1	Стелажи для заготовок	1	27	~ 0,4	100	0,8	0,75	0,62
2	Подводящий печевой рольган	1	31	~ 0,4	100	0,7	0,6	0,68
3	Стационарный столик для заготовок	3	19	~ 0,4	60	0,4	0,3	0,72
4	Методические нагревальные печи	1	110	~ 0,4	100	0,9	0,85	0,8
5	Мостовой кран 10т	1	36	~ 0,4	40	0,4	0,3	0,7
6	Стол заготовок	2	28	~ 0,4	100	0,8	0,75	0,62
7	Кран мостовой 25т	1	47	~ 0,4	40	0,4	0,3	0,75
8	Электродвигатель	2	39	~ 0,4	100	0,7	0,65	0,71
9	редуктор	2	9	~ 0,4	40	0,4	0,3	0,55
10	Конические шестерни	1	16	~ 0,4	100	0,7	0,6	0,78
11	Шестернные клети	1	62	~ 0,4	100	0,8	0,7	0,72
14	Фотореле для авт. вкл. рольганов, кантователей раската, шлепперов	1	2,7	~ 0,4	40	0,3	0,2	0,68
15	Кантователи раскатов	3	11	~ 0,4	60	0,5	0,45	0,72

1.2
Вибір основного електроустаткування і його

кла­сифікація

До основного електроустаткування проектованого об'єкту слід віднести си­лове і освітлювальне устаткування передбачене завданням на проекту­вання. Основні параметри устаткування приведені в табл.1.1. Все електро­устатку­вання класифікується по наступних параметрах:

по типу струму. Всі електроприймачі по типу струму підрозділяються на:

- електроприймачі змінного струму промислової частоти;

- електроприймачі змінного струму підвищеної частоти (до 200Гц) і високої (зверху 400Гц) частоти;

- електроприймачі постійного струму.

за величиною живлячої напруги електроприймачі підрозділяються на дві групи:

- електроприймачі високої напруги, що працюють від мережі 3,6,10кВ;

- електроприймачі низької напруги і освітлення:

а) силові електроприймачі які одержують живлення від мережі напругою 380 і 660 В;

б) однофазні електроприймачі і освітлення які одержуютьі жив­лення напругою 220 В.

по величині потужності електроприймачі підрозділяють:

- електроприймачі великої потужності або крупні. Це електроприй­мачі потужністю більше 80-100 кВт;

- електроприймачі середньої потужності, охоплюють діапазон 10-80кВт;

- електроприймачі малої потужності до 10 кВт.

по режиму роботи електроприймачі підрозділяються на чотири основні режиму:

- тривалий або тривалий режим роботи (S1, ПВ=100%). Електро­приймачі тривалого режиму роботи характеризуються тим, що включення або роботи нагріваються до встановленої темпера­тури при якій встановлюється рівновага між виділеним теплом і відданим в навколишнє середовище. Криві нагріву режиму S1 мають вигляд

Рис.1.3 – Нагрів при режимі S1

- короткочасного режиму роботи (S2, ПВ<100%). До цих електро­приймачів відносяться такі які включення або роботи не встигають нагріється до сталої температури, а паузи або зупи­нки остигають до температури навколишнього середовища. Криві нагріву матимуть вигляд

- електроприймачі повторно-короткочасного режиму роботи (S3, ПВ<100%), які роботи або роботи не нагріваються до сталого значення температури, а паузи або зупинки не остигають до те­мператури навколишнього середовища. Криві нагріву матимуть вигляд

Рис.1.5 – Нагрів при режимі S3

Слід зазначити, що при S2 і S3 час циклу Тц не повинен перевищувати 10хв.

Висновок:
електроустаткуванню проектованого об'єкту за умов класифі­кації слід віднести:

- по типу струму, змінний промислової частоти;

- по величині напруги, всі електроприймачі низької напруги 380, 220 В;

- по величині встановленої потужності, електроприймачі вели­кої і середньої потужності;

- по режиму роботи, до складу устаткування входять електро­приймачі тривалого режиму (№1-8) і повторно-короткочас­ного режиму (№9-12).

1.3 Класифікація об'єкту проектування згідно вимог ПУЕ

Об'єкт проектування розташований у виробничому приміщенні стіни якого виконані із залізобетонних плит або інших бетонних будівельних конс­трукцій. Пол приміщення бетонний, містить канали в яких прокладені кому­нікації які забезпечують технологічний процес. В приміщенні знаходиться багато металевих конструкцій, які мають заземлення. Стеля виконана на ве­ликій висоті пустотними плитами які покриті гудроном і руберойдом.

Згідно ПУЕ всі приміщення залежно від вмісту в них вологи підрозділя­ються на чотири категорії:

- сухі приміщення, такі в яких відносна вогкість не переви­щує 60%. Такі приміщення називають нормальними;

- вологі, до яких відноситься приміщення в яких волога виділя­ється короткочасно і в невеликих кількостях. Відно­сна вогкість в таких приміщеннях коливається в межах 60-70%;

- сирі приміщення, такі в яких відносна вогкість близька до 100%. Пол, стеля і стіни вкриті вологою.

Відносно температур навколишнього повітря приміщення підрозділя­ються на нормальні і жаркі, в яких температура постійно або періодично (бі­льше одного разу в доба перевищує 350С).

Відносно змісту пилу приміщення підрозділяють:

- приміщення з малим змістом пилу;

- запорошені приміщення, в яких за умов виробництва або тех­нологій виділяється технологічний пил в кількостях, коли вона осідає на дротах і інших конструкціях, а також може проникати всередину електричних машин і апаратів;

- запорошені приміщення із струмопровідним або не струмоп­ровідним пилом.

Відносно небезпеки поразки людей електричним струмом приміщення підрозділяють:

- приміщення без підвищеної небезпеки поразки людей елект­ричним струмом;

- приміщення з підвищеною небезпекою. Характеризуються од­ним або декількома ознаками, або умовами які створюють підвищену небезпеку, це:

а) вогкість або струмопровідний пил;

б) можливість одночасного дотику людини до корпу­сів ефект

роустаткуванні і заземлених металевих конс­трукцій;

в) наявність струмопровідної полови (залізобетонні, металеві,

цегляні, земляні і т.п.).

- приміщення з підвищеною небезпекою:

а) наявність особливої вогкості;

б) наявність хімічно активного або органічного сере­довища;

в) наявність двох або більш ознак підвищеної небез­пеки.

Однією з головних задач при проектуванні є правильне визначення кате­горії електроприймачів які забезпечують безперебійність електропоста­чання.

ПУЕ всі електроприймачі підрозділяють на три категорії. До першої кате­горії відносять електроприймачі перерва в електропостачанні яких може спричинити за собою:

- небезпека для життя людини;

- значний збиток господарству;

- пошкодження дорогого технологічного устаткування;

- масовий брак продукції;

- розлад складного технологічного процесу;

- порушення функціонування особливо важливих елементів ко­муна­льного господарства.

Останнім часом з першої категорії виділили особливу групу. Перерва в елек­тропостачанні якої не допустима.

До другої групи відносять електроприймачі перерва в електропостачанні яких призведе до:

- масового не вироблення продукції;

- масовому простою робочих місць і механізмів, і промисло­вого транспорту;

- порушення нормальної життєдіяльності значної кількості мі­ських і сільських жителів.

До третьої категорії відносять електроприймачі які не увійшли до першої і другої категорії. Категорія електропостачання визначає число трансформато­рів на ТП. Для першої і другої категорії число трансформаторів на ТП пови­нне бути два, для третин – один.

Висновок:
на підставі даних викладених в п.1.1 приміщення проектова­ного об'єкту слід віднести до:

- за змістом волога – нормальним приміщенням;

- по температурі навколишнього повітря – нормальним примі­щенням;

- за змістом пил – приміщення з малим змістом пилу;

- по небезпеці поразки людей електричним струмом - примі­щення з підвищеною небезпекою.

Відносно забезпечення безперебійності живлення проектований об'єкт слід віднести до другої категорії забезпечення надійності оскільки перерва в електропостачанні може викликати:

- масовому недоотпуску продукції;

- масовому простою робочих місць і механізмів, і промисло­вого транспорту;

Число трансформаторів на цеховій підстанції приймається рівним двом.

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Розрахунок електричних навантажень проектованого об'єкту

Розрахунок електричних навантажень є першим початковим етапом про­ектування системи електропостачання. По величині розрахункового наван­таження визначається потужністю трансформатора на підстанції. Існує декі­лька методів визначення розрахункового навантаження, вибір методу і сама методика розрахунку приведені «Інструктивні вказівки за визначенням роз­рахункових навантажень на підприємствах електротехнічної промисловості» №6, 1976 рік.

Згідно цим вказівкам основним методом визначення розрахункових нава­нтажень для порівняно невеликих вузлів електропостачання метод коефіціє­нта максимуму (метод впорядкованих діаграм, метод ефективного числа еле­ктроприймачів).

За розрахункову потужність визначену цим методом приймається макси­мальна потужність безперервною тривалістю не менше 30 хв. в максимально завантажену зміну. При розрахунку всі електроприймачі підрозділяються на три групи. Першу групу складають електроприймачі тривалого режиму ро­боти (S1, ПВ=100%), другу групу - електроприймачі повторно-короткочас­ного режиму роботи (S1, ПВ<100%), третю групу складають освітлювальні електроприймачі. Подальший розрахунок проводиться окремо для кожної з груп.

Проводиться розрахунок першої групи електроприймачів

На підставі табл. 1.1 заповнюємо табл. 2.1.

Табл
[К1]
. 2.1 – Розрахунок електричних навантажень першої групи

№ нав.	Найменування	Кол. шт.	Руст. кВт	Рн.. кВт	ΣРн.. кВт	Ки.	cosφ	tgφ	Средн. потужність
									актив. кВт	реактив. кВт [К2]
1	Стелажі для заготівок	1	27	27	27	0,75	0,62	1,265	20,25	25,616
2	Підходящій печовий рольган	1	31	31	31	0,6	0,68	1,08	18,6	20,088
4	Методичні нагрівальні пічі	1	110	110	110	0,85	0,8	0,75	93,5	70,125
6	Стіл заготівок	2	28	28	56	0,75	0,62	1,265	42	53,13
8	електродвигун	2	39	39	78	0,65	0,71	0,99	50,2	49,698
10	Конічні шестерні	1	16	16	16	0,6	0,78	0,8	9,6	7,68
11	Шестерні клеті	1	62	62	62	0,7	0,72	0,96	43,4	41,664
РАЗОМ		9 [К3]			380				277,55	268,001

Визначається сумарна номінальна активна потужність електроприймачів першої групи

[К4]
(2.1)

де Рн1
і т.д. – номінальна потужність електроприймачів входять до пер­шої групи згідно табл.2.1;

n1
і т.д. – число кожного електроприймача згідно даних табл.2.1.

Визначаємо
[К5]
сумарну середню активну потужність електроприймачів першої групи

(2.2)

де
[К6]
Ки
– коефіцієнт використовування згідно табл.2.1.

Визначаємо сумарну середню реактивну потужність електроприймачів першої групи

(2.3)

де tgφ – tg кута φ відповідний заданому значенню cosφ згідно табл.2.1.

Визначаємо середнє значення коефіцієнта використовування першої групи

(2.4)

Визначаємо середнє значення tgφ першої групи

(2.5)

Подальший розрахунок проводиться на підставі визначеної ефективного числа електроприймачів – nэф
.

Під nэф
розуміють таке число однакових по режиму роботи електроприй­мачів мають всі однакові параметри, які створюють в електромережі таке ж навантаження як і дійсні електроприймачі.

Визначається повне число електроприймачів першої групи
[К7]

9
[К8]

Визначаємо число електроприймачів в першій групі потужність яких складає половину або більше самого потужного електроприймача

1
[К9]

Визначаємо сумарну номінальну потужність числа електроприймачів «n0,5
»

62

Визначаємо відносне число електроприймачів першої групи

[К10]

(2.6
[К11]
)

Визначаємо відносну потужність електроприймачів першої групи

(2.7)

Визначаємо відносне ефективне число електроприймачів першої групи на підставі [1, с.57].

Визначаємо ефективне число електроприймачів першої групи

[К12]

(2.8)

На підставі даних ефективного числа електроприймачів і певному зна­ченню Ки
ср
.
першої групи по таблиці або кривим [1, с.54] визначаємо зна­чення коефіцієнта максимуму першої групи

Визначаємо максимальну активну потужність електроприймачів першої групи

(2.9)

Визначаємо максимальну реактивну потужність електроприймачів першої групи

(2.10)

Визначаємо повну максимальну потужність електроприймачів першої групи

[К13]

(2.11)

Проводиться розрахунок електроприймачів другої групи.
У другу групу включені електроприймачі повторно-короткочасного ре­жиму роботи S3, у яких ПВ<100%. Початкові дані для розрахунку див. табл.2.2 – розрахунок електронавантажень другої групи.

Табл.2.2 – Розрахунок електронавантажень другої групи

№ нав.	Найменування	Кол., шт.	Руст., кВт	Рн., кВт	ΣРн., кВт	Ки.	cosφ	tgφ	Середн. потужність
									актив., кВт	реактив., кВт [К14]
3	Стаціонарний стіл для заготівок	3	19	14,725	44,175	0,3	0,72	0,963	13,252	12,762
5	Мостовій кран 10т	1	36	22,752	22,752	0,3	0,7	1,02	6,826	6,962
7	Кран мостовий 25т	1	47	29,704	29,704	0,3	0,75	0,881	8,911	7,85
9	редуктор [К15]	2	9	5,688	11,376	0,3	0,55	1,518	3,412	5,18
14	Фотореле для авт. рольганов, кантоватєлєй, шлєппєров	1	2,7	1,706	1,706	0,2	0,68	1,078	0,341	0,368
15	Кантоватєлі раскатов	3	11	8,525	25,575	0,45	0,72	0,963	11,509	11,083
Разом		11			135,28				44,251	44,205

Потужність електроприймачів працюючих в короткочасному (S2) і по­вторно-короткочасному (S3) режимах повинна бути приведена до номіналь­ної потужності по формулі

(2.12)

Визначається сумарна номінальна активна потужність електроприймачів другої групи

(2.13)

де Рн9
і т.д. – номінальна потужність електроприймачів входять до дру­гої групи згідно табл.2.2;

n9
і т.д. – число кожного електроприймача згідно даних табл.2.2.

Визначаємо сумарну середню активну потужність електроприймачів дру­гої групи

(2.14)

де Ки
– коефіцієнт використовування згідно табл.2.2.

Визначаємо сумарну середню реактивну потужність електроприймачів другої групи

(2.15)

де tgφ – tg кута φ відповідний заданому значенню cosφ згідно табл.2.2.

Визначаємо середнє значення коефіцієнта використовування другої групи

(2.16)

Визначаємо середнє значення tgφ другої групи

(2.17)

Подальший розрахунок проводиться на підставі визначеної ефективного числа електроприймачів – nэф
.

Під nэф
розуміють таке число однакових по режиму роботи електроприй­мачів мають всі однакові параметри, які створюють в електросеті таке ж на­вантаження як і дійсні електроприймачі.

Визначається повне число електроприймачів другої групи

Визначаємо число електроприймачів в другій групі потужність яких скла­дає половину або більше самого потужного електроприймача

Визначаємо сумарну номінальну потужність числа електроприймачів «n0,5
»

Визначаємо відносне число електроприймачів другої групи

(2.18)

Визначаємо відносну потужність електроприймачів другої групи

(2.19)

Визначаємо відносне ефективне число електроприймачів другої групи на підставі [1, с.57].

Визначаємо ефективне число електроприймачів другої групи

(2.20)

На підставі даних ефективного числа електроприймачів і певному зна­ченню Ки
ср
.
другої групи по таблиці або кривим [1, с.54] визначаємо зна­чення коефіцієнта максимуму другої групи

Визначаємо максимальну активну потужність електроприймачів другої групи

(2.21)

Визначаємо максимальну реактивну потужність електроприймачів другої групи

(2.22)

Визначаємо повну максимальну потужність електроприймачів другої групи

(2.23)

Проводимо розрахунок потужності освітлення.
Існує три види освітлення: загальне, місцеве або робоче і аварійне. При проектуванні системи електро­постачання враховується тільки загальне освіт­лення. Існує різні способи ви­значення потужності освітлення, але в електро­постачанні використовується метод питомої витрати потужності на одиницю поверхні підлоги.

Визначаємо витратну потужність на освітлення

(2.24)

де 0,8 – коефіцієнт попиту для освітлювальних навантажень виконаних лампочками розжарювання;

S – площа підлоги;

ρ=11,5 Вт/м2
– питома витрата потужності на освітлення 1м2
повер­хні підлоги виробничого приміщення металургійного циклу.

Визначаємо повну максимальну потужність проектованого об'єкту

(2.25)

Висновок:
визначена розрахунковим шляхом максимальна потужність є розрахунковій для вибору потужності силових трансформаторів, а також для визначення перетинів введень ВН і НН цеховий ТП.

2.2 Визначення витрати електроенергії на шинах низької напруги (НН) і розрахунок
средневзв
аж
енного
коефіцієнта

потужності

[К16]
Одне з невирішених питань сучасного електропостачання це компенсація реактивної потужності в електромережах . Низьке значення cosφ приводить до перевантаження мереж непотрібною реактивною потужністю. Проте на даному етапі проектування, коли не визначені основні параметри мережі, не вибрані трансформатори, точний розрахунок cosφ складний, подальший роз­рахунок проводиться за наближеними даними.

Визначаємо втрати активної потужності в трансформаторі

(2.26)

Визначаємо втрати реактивної потужності в трансформаторі

(2.27)

Визначаємо втрати реактивної потужності в лінії електропостачання НН

(2.28)

Визначаємо річну витрату активної електроенергії на силове наванта­ження

(2.29)

де

(2.30)

згідно підсумкових даних [табл.2.1 і табл.2.2]

Тс
– річний час числа годинника використовування силового наванта­ження [1, с.69, табл.2.20].

Визначаємо річну витрату активної енергії на освітлення

(2.31)

згідно [1, с.69, табл.2.20].

Визначаємо річну витрату активної енергії на втрати в трансформаторі

(2.32)

Визначаємо річну витрату активної енергії на втрати в лінії електроме­режі

(2.33)

Визначаємо повну річну витрату активної енергії у всіх проектованій сис­темі електропостачання

(2.34)

Визначаємо річну витрату реактивної енергії на силове навантаження

(2.35)

де

(2.36)

На підставі підсумкових даних табл.2.1 і табл.2.2

Визначаємо річну витрату реактивної енергії на втрати в трансформаторі

(2.37)

Визначаємо повну річну витрату реактивної енергії у всій системі елект­ропостачання

(2.38)

Визначаємо средневзважене значення коефіцієнта потужності всієї сис­теми електропостачання

(2.39)

Висновок:
знайдене значення cosφср.взв.
є підставою для грошових розра­хунків з енергозабезпечуючою організацією за спожиту реактивну потуж­ність. Оскільки знайдене значення значно менше нормативного 0,95 необ­хідне рішення питання про компенсацію реактивної потужності в проекту­ванні системи електропостачання.

2.3 Компенсація реактивної потужності

У даний час електричні мережі у великій мірі завантажені паразитними реактивними струмами, які збільшуючи загальний струм в мережі не прово­дять корисної роботи, але втрати в мережі зростають. Відхилення корисного (активного) струму до повного струму мережі називають коефіцієнтом поту­жності cosφ. Збільшуючи значення cosφ і наближаючи його до одиниці доби­ваються збільшення корисного навантаження мережі цей процес називається компенсацією.

На практиці розрізняють наступні види cosφ:

- нормативний cosφ. Його значення встановлюється енергозабезпечую­чою організацією. Якщо це значення менше нор­мативного то вартість електроенергії збільшується, а якщо більше – зменшується;

- поточний або миттєвий cosφ. Значення cosφ в кожний момент часу ви­значене за свідченнями приладів. Цей cosφ практичного значення не має тільки чисто пізнавальне;

- середневзважений cosφ (cosφср.взв.
) значення коефіцієнта потужності за певний проміжок часу, частіше всього за рік, визначений по зна­ченню лічильників активної і реактивної енергії. Цей cosφ є основ­ним для розрахунків з енергозабезпечуючою організацією.

Нормативне значення cosφ встановлене для підприємств міста Нікополь 0,95. Оскільки середневзважене значення cosφ визначене п.2.2 значно нижче за нормативний, необхідне проведення заходів для підвищення коефіцієнта потужності. Розглядаються два основні методи компенсації реактивної поту­жності.

Природна компенсація – під такою компенсацією розуміють проведення організаційно технічних заходів непов'язаних з установкою яких небудь при­строїв ведучих до підвищення cosφ. З таких заходів на виробничому об'єкті можливо виконати:

- замінити мало завантажені електродвигуни меншої потужності при проведенні капремонтів або при заміні устаткування;

- встановити обмежувачі холостого ходу двигунів де це можливо за умов технології;

- перемкнути обмотки статорів асинхронних двигунів з трикутника на зірку, якщо їх завантаження не перевищує 40%;

- на цеховій підстанції в незавантажені зміни, вихідні і святкові дні проводити перемикання всього навантаження на один трансформа­тор;

Як показує практика за рахунок природної компенсації вдається підви­щити cosφ в межах до 10%.

Оскільки средневзважений cosφ розрахований в п.2.2 значно відрізня­ється від норма

тивного cosφн
= 0,95 природна компенсація не дозволяє дося­гти рівня нормативного значення проводиться розрахунок і вибір компенсу­ючого пристрою, такими пристроями є синхронні компенсатори і батареї ста­тичних конденсаторів (БК). Синхронні компенсатори випускаються тільки великих потужностей і встановлюють на крупних підстанціях, тому в даному проекті приймається установка БК.

Визначається потужність компенсуючого пристрою

(2.40)

де α=0,9 – коефіцієнт враховує проведення заходів щодо природної ком­пенсації;

Рср.год.
– сумарна середня потужність електроприймачів першої і дру­гої груп з урахуванням освітлення;

(2.41)

tgφ1
– tg кута φ відповідний средневзваженому значенню коефіціє­нта потужності (див. п.2.2);

tgφ2
– tg кута φ відповідний нормативному значенню коефіцієнта потужності 0,95

На підставі [2, т.2, с.230] вибирається конденсаторна батарея згідно умови:

Визначається число батарей конденсаторів

(2.42)

Висновок:
компенсація реактивної потужності проводиться за рахунок природної компенсації і установки БК мають дані:

тип – КС2-0.38-50-3У3;

напруга – 0,38;

Потужність – 50;

Місткість – 1104;

Кількість – 5.

Місцем установки БК є приміщення трансформаторної підстанції з під­ключенням конденсатора, див. рис. 2.1.

Рис.2.1 – З'єднання конденсаторів з шинами на напругу 0,4кВ

2.4
Вибір і розрахунок цехової трансформаторної підстанції (ТП)

Основними задачами рішення цього питання є знаходження місця розта­шування цеховий ТП, розрахунок і вибір типа і потужності силових трансфо­рматорів, обгрунтовування вибору числа трансформаторів на ТП, вибір виду і основного електроустаткування комплектної ТП (КТП) на підставі каталогів заводів виробників КТП.

ТП прагнуть розташовувати в місці яке забезпечувало б мінімальну ви­трату кольорового металу на споруду електромережі. Таким місцем є центр електричних навантажень (ЦЕН) який знаходиться графоаналітичним мето­дом.

Визначення ЦЕН.
Для знаходження місця розташування ЦЕНа необхідна побудова генера­льного плану проектованого об'єкту з нанесенням всіх елект­ричних наванта­жень. Підстава – рис.1.2. На генплані наносяться електричні навантаження у вигляді кіл діаметром 5мм з позначенням в чисельнику – по­рядковий номер навантаження згідно табл.1.1, в круглих дужках – число цих навантажень, в знаменнику – номінальна потужність в кВт. Центр кола розміщують по центру встановленого устаткування. Визначається масштаб потужності кож­ного навантаження

(2.43)

де Рmax
– найбільше по потужності навантаження [табл.1.1].

Визначаємо радіуси кіл зображають величину електричного наванта­ження на генплані проектованого об'єкту

(2.44)

Данні розрахунку радіусів навантажень заносимо в табл.2.3

Табл.2.3 – Радіуси кіл електрона вантажень

№ наван.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	14	15
R см	1,7	1,82	1,43	3,44	1,97	1,73	2,25	2,05	0,98	1,3	2,58	0,54	1,08

Вирахуваними радіусами проводяться кола на генплані які зображають величину навантаження. Довільно проводять осі координат які масштабу­ються в довільному порядку.

Визначаються координати «Х» і «Y» кожного навантаження які нано­сяться на рис.2.2.

Визначаємо координати «Х» ЦЕН

(2.45)

Визначаємо координати «Y» ЦЕН

(2.46)

Висновок:
у відміченому на генплані місці ЦЕНа повинна бути розташо­вана цехова ТП. Якщо в даному місці розташовується устаткування то цехова ТП переноситься на найближче вільне місце указане стрілкою на генплані. Див. рис.2.2.

Вибір і розрахунок числа і потужності силових трансформаторів на це­ховій ТП.
Число трансформаторів на цеховій ТП визначається умовами тех­нічних даних трансформаторів, забезпечення безперебійності електропоста­чання і граничною потужністю електричного навантаження. Економічно най­вигід­нішими є однотрансформаторні ТП, проте рішення питання безперебій­ності електропостачання від одного трансформатора утруднено оскільки не­обхідно мати тоді резервні введення від інших підстанцій на низькій напрузі.

Основними критеріями при виборі числа трансформаторів є категорія електропостачання електроприймачів розглянутих в п.1.3. справжньої запи­ски пояснення оскільки об'єкт проектування відноситься до 1-2 категорії еле­ктропостачання, число трансформаторів ПТ приймається

n=2шт

Вибір типу і основних параметрів силових трансформаторів в даний час необхідно проводити на порівнянні техніко-економічних показників де­кількох варіантів установки трансформаторів. В даному проекті проводиться порівняння двох приблизно рівних варіантів установки трансформаторів рі­зних потужностей.

Технічний розрахунок варіантів установки трансформаторів.
Початко­вими даними для попереднього вибору варіанту електропоста­чання є:

1. Визначаються величини напруг на ТП. В Нікополі міська розподі­льна мережа ВН виконана напругою 6кВ, в даний час таку напругу для розподільної мережі брати не рекомендується. Оп­тимальною є напруга 20кВ, проте підприємства електротехнічної промисловості не забезпечують споживачів трансформаторами і апаратурою на цю напругу. Враховуючи специфіку міста при­ймаємо напругу на стороні ВН 10кВ. Напруга на низькій стороні трансформатора приймається 0,4 кВ, що дозволяє живити силові трифазні навантаження, а також однофазні і освітлення напругою 0,22 кВ.

2. Вибір потужності проводиться на підставі максимальної розрахун­кової потужності визначеної в пункті 2.1 і середній по­тужності визначеною по формулі

(2.47)

3. Час тривалої роботи з максимальним навантаженням в максима­льно завантажену зміну в перебігу однієї доби складає

tm
=

4. У складі споживачів є електроприймачі першої категорії 40% від за­гального навантаження, вся решта 2 і 3 категорії.

5. Час фактичної роботи підприємства в році Τг
= ч при цьому час втрат складе Т= ч.

Вибираємо тип потужність силових трансформаторів для кожного варі­анту електропостачання на підставі довідника [2, T.2, з. 47]. З умови

2Sтр
>Smax

1 варіант – кВА

2 варіант – кВА

Перевіряється забезпеченість живлення споживачів в нормальному ре­жимі.

1 варіант – кВА

2 варіант – кВА

Визначається систематичне допустиме перевантаження трансформато­рів за рахунок добового нерівномірного навантаження.

Для цього визначається коефіцієнт заповнення графіка

тоді коефіцієнт кратності допустимого перевантаження на підставі [1.,c.222.рис 5.48] по кривих залежності

по варіантах складе

1 варіант – mc
=

2 варіант – mc
=

Визначається коефіцієнт кратності допустимого перевантаження трансформаторів в зимове – осінній період за рахунок літнього недованта­ження, для цього визначаємо коефіцієнт завантаження трансформатора по варіантах

1 варіант Кз=

2 варіант Кз=

тоді

1 варіант mл
=

2 варіант mл
=

Визначається сумарний коефіцієнт допустимого перевантаження трансформаторів.

1 варіант т=

2 варіант т=

Визначається можливість забезпечення живлення в аварійному режимі при відключенні одного з трансформаторів по умові.

1 варіант Sав
=кВА

2 варіант Sав
=кВА

на підставі технічного розрахунку обидва варіанти можуть бути прийн­ято до подальшого економічного розрахунку.

Економічний розрахунок трансформаторів.
На підставі [2,T2.стр 47] виписуються технічні дані трансформаторів по кожному з варіантів які зано­сяться в табл.2.4

Табл..2.4 – Технічні дані трансформаторів.

Варіант	Тип	Кількість шт.	Втрати х.х. Рх.х. кВт	Втрати КЗ Рк.з. кВт	Струм х.х. Ix.x., %	Напруга КЗ Uk, %	Вартість транс­форматорів тис. грн.
1	ТМ-
2	ТМ-

Визначаються приведені втрати енергії в трансформаторах при роботі з силовим навантаженням в перебігу року.

де =0.06 кВт/квар

1 варіант ∆W'
=

2 варіант ∆W'
=

Визначити капітальні витрати на придбання і установку силових трансформаторів по кожному з варіантів.

1 варіант К=.

2 варіант К=.

Визначається вартість втрат електроенергії по кожному варіантів.

1 варіант =

2 варіант =

Визначаються щорічні амортизаційні відрахування.

1 варіант Иа
=

2 варіант Иа
=

Де Еа
=
0,063 –
нормативний економічний відсоток відрахувань на аро­матизацію по варіантах.

Визначаються сумарні річні експлутаційні витрати.

1 варіант И=

2 варіант И=.

Визначаються сумарні приведені витрати після варіантів.

1 варіант З=

2 варіант З=

Висновок:
перевага слідує віддавати варіанту з меншими приведеними витратами і задовольняючому технічним умовам. Остаточно вибираємо до установки на цеховій ТП х
ТМ-

Вибір цеховий ПТ і її кількості.
У даний час для потреб цехової підста­нції застосовуються комплектні трансформаторні підстанції типів КПТ для внутрішньої установки і КТПН для зовнішньої установки.

КТП випускаються з трансформаторами потужністю від 25 до 1600кВА. КТП підрозділяють по числу трансформаторів на одно- і двух- трансформаторні. По розташуванню устаткування КТП можуть бути одне або двох рядні. До складу КПТ входять наступні шафи: шафа введення ВН (для двох трансформаторних їх 2); шафа силового трансформатора; шафа введення низької напруги.

Лінійні шафи призначені для підключення силових і освітлювальних розподільних щитів, які розташовуються безпосередньо в приміщеннях прое­ктованого об'єкту. Кількість лінійних шаф на підстанції обмовляється при за­повненні замовлення на КТП. Секційна шафа поставляється тільки в двох трансформаторних КТП. Він призначений для організації живлення електро­приймачів в аварійному режимі коли відключиться один з трансформаторів і все живлення і все живлення буде перекладено на той, що залишився в ро­боті.

На Україні найбільшим виготівником КПТ є «Хмельницький завод трансформаторних підстанцій». Окремі елементи КПТ і електро устатку­вання у великому об'ємі випускає ВАТ «Запорожтрансформатор». Для жив­лення споживачів проектованого об'єкту вибирається КПТ «Хмельницького заводу трансформаторних підстанцій». Подстанция комплектується:

1. Шафа введення ВН – тип – кількість 2шт; апаратура: запобіж­ник ВН типу - ПТ; раз'єднувачі типу – РВ-10-400;

2. Силовий трансформатор тип – ТМ- – кількість шт.

3. Шафа введення НН тип – ШНВ-5М; кількість шт. Встановлена апара­тура: автомат введення НН – ; лінійний автомат- ;

2.5
Вибір і розрахунок цехової низьковольтної мережі

Розробка цехової електромережі є найвідповідальнішим етапом проекту­вання. При цьому повинні бути вирішені наступні питання:

- вибір схеми цехової мережі;

- вибір числа, типу і місця розташування силових розподіль­них пунктів, щитів, шаф і т.д.;

- розрахунок і вибір провідника введення ВН цеховий ТП;

- розрахунок і вибір всієї силової мережі від РУ НН ТП до кож­ного електроприймача;

- перевірка вибраних провідників по величині допустимої втрати напруги;

- розрахунок установок автоматів розташованих в силових розподільних пунктах.

Вибір схеми цехової НВ мережі.
До цехових мереж відносять силові ме­режі напругою 0,4кВ трифазного змінного струму і мережі загального освіт­лення напругою 0,22кВ. Схема ме­режі повинна забезпечувати надійне жив­лення, бути маневреною при заміні і перестановці устаткування. Викону­ються прогресивними методами монтажу – шинопроводами і шиносбірками. В умовах цехів металургійного виробниц­тва найбільш поширені наступні види електромереж.

Радіальні схеми.
В цих схемах живлення окремих електроприймачів здійснюється безпосередньо від РУ НН ТП. Ці схеми надійні оскільки по­шкодження або аварія на будь-якій живлячій лінії не викликає відключення решти споживачів. Схема будується за принципом рис.2.2.

Т1, Т2 – силові трансформатори цеховий ТП;

QF1, QF2 – автомати введення НН цеховий ТП;

QF6 – секційний автомат;

QF3-QF8 – лінійні автомати РУ НН ТП;

1 – окремі могутні електроприймачі;

2 – освітлювальний щит;

3 – силовий щит для підключення окремих електроприймачів;

4 – освітлювальний щиток аварійного освітлення.

Рис.2.3 – Радіальна схема цехової електромережі

Головним недоліком радіальної схеми слід рахувати велику витрату ко­льорового металу на споруду мережі. В той же час радіальні схеми не вико­нують щинопроводами і шиносбірками, що значно ускладнює обслугову­вання силової мережі.

Магістральні схеми.
Набагато простіші і економічно вигідніші радіаль­них. В магістральних схемах живлення окремих електроприймачів прово­диться від розподільного шинопровода. Набирається з окремих секцій, можна легко міняти конфігурацію шинопровода. Це дозволяє легко виконувати пе­рестановки устаткування, заміну його. Недоліком магістральної схеми є те, що при аварії на самій магістралі всі електроприймачі, підключені до цієї ма­гістралі, виявляються знеструмленими. Магістральні схеми застосовують в основному на підприємствах металообробної, машинобудівної і верстатобу­дівельної промисловості. Тобто на підприємствах з рівномірним плануван­ням устаткування складається з великої кількості однотипних станів і механі­змів.

Схема «блок трансформатор-магістраль»
. Дана схема передбачає від­сутність на цеховій ТП РУ 0,4кВ до трансформатора через автомат введення НН підключаючий живлячу магістраль виконану шинопроводом. Від цієї ма­гістралі радіальними шинопроводами живляться окремі електроприймачі. Схема є найпрогресивнішою, проте на підприємствах металургії вона не зу­стрічається.

Висновок:
враховуючи спеціалізацію виробництва, вкрай не рівномірний розподіл навантажень, велика різноманітність навантажень по потужності, вибирається радіальна схема електропостачання.

Вибір числа, типу і місця розташування силових щитів, пунктів, шаф.
Ор­ганізації електропостачання проектованого об'єкту і схеми передбачається живлення окремих електроприймачів шляхом підключення їх до силових розподільних пристроїв встановлених в приміщенні проектованого об'єкту. Розподільний пристрій підключається до РУ НН ТП. Як цехові розподільні пристрої найчастіше застосовують живлячі розподільні шафи. До них, як правило, підключаються окремі електроприймачі великої потужності на струми понад 200А. Електроприймачі на струми менше 200А підключаються, як правило, до розподільних пунктів (РП) різних серій. Найпоширенішими серіями РП в даний час є нова серія П21 і найпоширеніша серія РП-9000. ця серія РП може бути використана для підключення однофазних електроприй­мачів, електроприймачів постійного струму напругою до 220В і змінного струму до 380В. В РП встановлений ввідний автомат (може і не бути) і лі­нійні автомати серії А3100 до яких підключаються окремі електронаванта­ження. Автомати А3163 розраховані на підключення трифазних навантажень змінного струму з номінальним струмом до 50А.

Автомати А3161 – однополюсного виконання, можуть бути використані для підключення освітлювальних навантажень постійного струму з номіна­льним струмом до 50А.

Автомати А3120 – трифазні для підключення навантажень із струмом до 100А.

Автомати А3130 - трифазні для підключення навантажень із струмом до 200А.

При виборі числа РП необхідно керуватися наступними міркуваннями:

- число РП по можливості повинне бути мінімальним;

- розташовувати РП слід так, щоб був прямий зоровий зв'язок між РП і підключеній до нього електроустаткування;

- до кожного лінійного автомата повинен підключаться тільки один вид електроустаткування;

- у кожному РП бажано залишати 1-2 резервні лінійні авто­мати.

Для вибору типа РП проводиться розрахунок струмів кожного електрона­вантаження.

Для електроприймачів однофазного змінного струму:

(2.48)

Для електроприймачів трифазного змінного струму:

(2.49)

Дані для розрахунку див. табл.2.1 і 2.2

Робочий струм електронавантаження визначається:

(2.50)

де КЗ
– коефіцієнт навантаження, згідно даних табл.1.1.

Максимальний пусковий струм визначається по формулі:

(2.51)

де – кратність пускового струму приймається 5,5.

Дані розрахунку зводяться в табл.2.5.

Табл.2.5. – Розрахунок струмів електронавантажень

№ на­ван.

Iн , А

Iр. , А

Ima x , А

Вибір типа РП проводиться на підставі [2, Т.2, с.153-154].

Висновок:
дані по вибору РП заноситься в табл.2.6.

Табл.2.6. – Дані по вибору РП

№ РП	Тип РП	Вико­нання РП	№ схеми	Кіл. лін. автоматів	Тип лін. автоматів	№ підкл. наванта­ження	Кіл. пі­дкл. на­вант.	IН А	Ре­зерв
	РП	напільне
	РП	напільне
	РП	напільне
	РП	напільне
	РП	напільне
	РП	напільне

Розрахунок і вибір дротів введення ВН і цеховий ТП.
Цехова ТП має два силові трансформатори, тому число введень ВН на ТП повинне бути два. Згі­дно ПУЕ перетин провідникової продукції в електроустановках напругою вище 1кВ вибирається по економічних показниках, тобто по економічній гус­тині струму [1, с.85, табл.2.26].

Як провідник для введення ВН ТП вибирається кабель з алюмінієвими жилами для прокладки в землі, на підставі [2, Т.1, с.489], марка АВВГ. Число жил кабелю – 3шт. Визначається розрахунковий максимальний струм вве­дення ВН на ТП

(2.52)

Відповідно до табл.2.26 [1, с.85] вибирається значення економічної гус­тини струму

Визначається економічно доцільний перетин кабелю

(2.53)

Вибраний перетин округляється до найближчого миньшого стандартного.

Перевірку вибраного перетину за умов допустимого нагріву проводити не доцільно, оскільки показує практика, перетин вибраний по економічній гус­тині струму на 40% виходить вище ніж вибране по умові допустимого на­гріву.

Висновок:
для введення ВН на ТП приймається кабель з Iдоп
.
= .

Вибір низьковольтної провідникової продукції
. Схемою електропоста­чання проектованого об'єкту передбачено живлення від РП розподільних щи­тів серії РП-9000, до яких окремими радіальними лініями підключені елект­роприймачі. Враховуючи виробниче призначення проектованого об'єкту, а також специфіку металургійного виробництва всі струмопровідні частини можуть піддаватися механічним діям, а також впливу агресивних рідин, ла­ків, фарб і т.д. По цьому струмопровідні частини і провідники повинні мати надійний захист від механічних пошкоджень і захист від агресивних речовин. Намічається прокладка провідників в металевих трубах прокладених в під­лозі, по стінах з метою уніфікації провідників для прокладки вибирається три одножильні дроти марки ------. Як нульова жили, з метою економії провід­никового матеріалу, використовується сталеві труби електропроводки. Мате­ріал жил дроти – ---------. Проводиться розрахунок і вибір перетину дротів.

Визначається сумарні струми підключення до кожного РП. Дані по розра­хунку сумарних струмів заносяться в табл.2.7.

Табл.2.7. – Сумарні струми РП

№ РП
IР П , А

Визначається перетин дротів до РП з умови

на підставі даних [1, с.42, табл.2.7].

Визначається кількість трьох одножильних дротів до кожного РП

(2.54)

Дані розрахунку і вибору провідників заносяться в табл.2.8.

Табл.2.8. – Вибір дротів до РП

№ РП	Сумарний струм РП IΣРП , А	Марка дроти	Перетин мм2	Кіл. дротів	Спосіб прокладки	Довжина дроту м	Iдоп . , А дроти

Проводиться вибір числа дротів для підключення окремих електроприй­мачів напругою до 1кВ в цілях уніфікації підключаються таким же дротом як і силові РП. Слід враховувати, що вибір перетину за умов допустимого на­гріву, тобто температура провідника в нормальному режимі роботи не пови­нен перевищувати допустимого значення температури для даного класу ізо­ляції. Враховуючи стан середньорічної температури навколишнього повітря поправочний коефіцієнт на дійсну температуру навколишнього середовища

Дані вибору провідників заносяться в табл.2.9.

Табл.2.9 – Вибір дротів для окремих навантажень

№ навант.	Струм навант. Iн . , А	Допустимий струм дроти А	Попр. коефіц. kt	Спосіб прокладки	Довжина м	Кількість проводів шт.	Примітки

Перевірка вибраних дротів по допустимій втраті напруги. Згідно ПУЕ провідники вибрані за умов допустимого нагріву повинні бути перевірені по втраті напруги. Величина допустимого значення втрати напруги встановле­ного ПУЕ і складає -5% від номінального значення напруги. Номінальне зна­чення напруги приймається як середнє значення напруги на джерелі жив­лення, яким є шини РУ НН ТП воно складає 0,4кВ. Розрахунок втрати на­пруги в силових мережах достатньо складний, оскільки необхідно врахову­вати активну і індуктивну складову втрати напруги. На практиці найчастіше користуються спрощеним методом. По таблиці береться значення втрати на­пруги на певну довжину дроту або кабелю. Розрахунок проводиться в насту­пному порядку. На підставі табл2.8 і табл2.9 визначається довжина кожного провідника. На підставі [3, с.341, табл.П.4.7] визначається довжина дротів ∆l
на 1% втрати напруги.

Визначаємо втрати напруги в дроті

(2.55)

де l
– довжина дроту від РП до навантаження або від ТП до РП в метрах.

Якщо розрахункова величина ∆U% виявиться більше нормативної – 5%, необхідно збільшувати перетин дроту. Дані перевірки дротів заносяться в табл.2.10.

Табл.2.10 – Перевірка дротів на втрати напруги

№ навант.	№ РП підкл. навант.	Довжина дроту до РП, м	Довжина дроту до навант, м	∆l на 1% ∆U	∆U до РП, %	∆U до навант. %	Σ ∆U %	Висновок

Розрахунок уставок автоматів РП.
Кожний лінійний автомат РП підклю­чений до окремого навантаження, оскільки вживані автомати в РП серії ------ то вони мають тепловий і електромагнітний розцеплювач, тобто здій­снюють захист від струмів навантаження і струмів КЗ. Слід зазначити, що ав­томати марки --------- забезпечуються тільки тепловими розцеплювачами і у випадки їх вживання необхідно передбачати захист від КЗ плавкими встав­ками запобіжників. Вибір автоматів в даному курсовому проекті не прово­диться, оскільки вони встановлені і поставляються разом з РП, проте при фо­рмуванні замовлення на РП необхідно вказати на які номінальні струми по­винні бути розраховані розцеплювачі автоматів.

Порядок розрахунку і вибору уставок автоматів приводиться нижче.

Номінальний струм вибраного автомата повинен задовольняти умові

Номінальний струм теплового розцеплювача, встановленого в автоматі і виконуючого функцію захисту від перевантажень, повинен задовольняти умові

Струм спрацьовування електромагнітного розцеплювача визначається

(2.56)

де Кэл.магн
.=, згідно даних [2. Т.2. с.148]

Визначаємо струм спрацьовування теплового розцеплювача

(2.57)

де Ктепл.
=, згідно даних [2. Т.2. с.148]

Вибрані уставки автоматів і самі автомати вважається вірним якщо вико­нується умова забезпечуюча не можливість відключення автомата діями еле­ктромагнітного розцеплювача від кидка пускового струму або максимально­го його значення

де Iпуск
.
згідно розрахунку табл.2.11 – Розрахунок струмів навантаження (див. п.2.5)

Висновок:
дані значень уставок автоматів зведені в табл.2.11.

Табл.2.11 – Розрахунок уставок автоматів

№ РП	Марка автомата	Iн.авт . А	Iн.тепл А	Iср.тепл А	Iср.эл.магн . А	№ наван.	Iн.наван . А	Iр.наван . А	Iпуск.наван . А

2.5
Основні заходи щодо автоматики і релейного захисту на

трансформаторній ТП

На цеховій ТП об'єм автоматизації украй обмежений і всі засоби автома­тики направлені на забезпечення безперебійного живлення споживачів. Ста­ндартним набором засобів автоматики є:

1. Автоматичне включення резервної лінії, застосовується на підстан­ціях з двома трансформаторами резервною лінією введення ВН, що знаходиться в “холодному” резерві.

Як показує практика наявність “холодного” резерву обгрунтовано тільки на багатотрансформаторних підстанціях живлячих най­відповідальніших споживачів на цехових ТП вживання “холодного” резерву економічно не доцільно.

2. Автоматичне включення секційного автомата – встановлюється на двохтрансформаторних підстанціях живлячих споживачів I і II ка­тегорії. Секційний автомат встановлюється в секційній шафі яка сполучає обидві половини ТП. Тип і уставка секційного автомата як правило відповідають автомату введення НН. На вибраній ТП передбачається установка секційного автомата з схемою автомати­чного включення при зникненні напруги на одній з двох напівсек­цій шин. В нормальному режимі секційний автомат в положенні відключено.

3. Автоматичне повторне включення передбачає автоматичне вклю­чення лінії або трансформатора при короткочасних перервах в еле­ктропостачанні. Такі перерви обумовлені, найчастіше, атмосфер­ними перенапруженнями (попадання блискавки в апаратуру ВЛ), перекриттям гірлянди ізоляторів і т.д. . Як правило після відклю­чення ізоляційний проміжок відновлюється і електропостачання може бути відновлено.

Розрізняють однократне АПВ (спрацьовує на включення 1 разів і якщо захист знову відключиться відключить лінію або трансформа­тор, то більше включень не буде), двократне.

На підстанції автомата АПВ не встановлюється, оскільки ТП зна­ходиться в приміщенні, а введення ВН кабельне.

4. Автоматичне частотне навантаження (АЧР) – захищає мережі елект­ропостачання від зменшення частоти нижче за значення 54,9 Г З цією метою всі споживачі електроенергії одержуючи живлення від ТП розбиваються на ряд черг відключення. При зменшенні час­тоти менше ніж допустиме АЧР відключає першу чергу маловідпо­відальних споживачів, якщо частота при цьому не відновилася з ви­тримкою часу, відключається наступна черга і т.д. аж до спеціаль­ної черги (З) якої звичайно є власні потреби.

Система АЧР підрозділяють на два види: АЧР по абсолютному значенню частоти і АЧР по швидкості зміни струму. Систему АЧР встановлюють як правило тільки на крупних ТП або на електричних станціях. На цехових ТП система АЧР не має сенсу оскільки елект­роприймачі цехових ТП по своїй потужності не можуть робити по­мітного впливу всю систему електропостачання.

Система АЧР на проектованій ТП не встановлюється.

Релейний захист силових трансформаторів ТП.
Релейним захистом (РЗ) називають комплекс приладів, реле забезпечуючих захист і відключення по­шкоджених ділянок мережі і окремої електроустаткуванні високої напруги. Види РЗ встановленої в системах електропостачання встановлюються прави­лами технічної експлуатації електроустановок споживачів. На цехових ТП РЗ встановлюється як правило тільки для захисту силових трансформаторів. На цехових трансформаторах встановлюють наступні види захистів:

- захист від надструмів при зовнішніх КЗ;

- захист від внутрішніх пошкоджень в самому трансформа­торі.

Захист від надструмів, як правило, здійснюється плавкими вставками ви­соковольтних запобіжників. Запобіжники встановлюють на високій стороні трансформатора, як правило в комплекті з вимикачем навантаження ВНП-17. запобіжники спрацьовують і відключають трансформатор від мережі ВН у випадках коли струм ВН трансформатора перевищує величину струму плав­лення вставки. Це можливо в двох випадках:

1. Внутрішнє пошкодження обмоток трансформатора, пов'язане з одним з видів КЗ. Це може бути міжфазне, однофазне або виткове замикання трансформатора.

2. Різке збільшення струму навантаження на стороні НН, в цьому випадки безпосередньої загрози для трансформатора немає. Проте, якщо таке навантаження носить тривалий хара­ктер, то можливе пошкодження трансформатора.

Найчастіше силові трансформатори цехових ТП мають захист від внутрі­шніх пошкоджень виконану за допомогою газового реле. Найпоширенішим є газове реле чашкового типа РГЧЗ. Реле встановлюється в патрубку, що спо­лучає маслорозширювальний бачок з баком. Реле спрацьовує при переванта­женні трансформатора і при КЗ усередині самого трансформатора. Принцип дії реле заснований на тиску газу який утворюється при нагріві масла і піді­ймається з бака трансформатора в маслорозширювальний бачок трансформа­тора. При КЗ утворюється газовий міхур, який швидко підіймається до бачка, при цьому маючи високий тиск, викликає спрацьовування реле на відклю­чення. Газове реле встановлюється на всіх трансформаторах розташованих усередині приміщення де працюють люди. На трансформаторах встановле­них на відкритих майданчиках газове реле ставиться за відсутності подовж­ньо-диференціального захисту трансформатора.

Із засобів релейного захисту приймається установка високовольтного за­побіжника ПТ-10 і газового реле РГЧЗ.

2.7
Захисне заземлення на ТП

Захисним заземленням називається сукупність заземлюючих провідників і заземлювачів призначених для забезпечення безпеки обслуговуючого і ро­бочого персоналу.

Розрізняють захисне заземлення і занулення. В мережах з глухим зазем­ленням нейтралі застосовують захисне занулення, яке передбачає прямий ме­талевий зв'язок устаткування, що заземляється, з нульовою середньою точ­кою трансформатора на підстанції. У зв'язку з цим заземлення краще всього виконувати на цеховій ТП. ПУЕ забороняє вживання заземлення і занулення одночасно в одному і тому ж приміщенні. Заземлення включає заземлювачі – металеві кути, труби або штирі завдовжки до 4,5м заглиблені в землю одним із способів. Розрізняють вертикальні заземлювачі і горизонтальні, які з'єдну­ються між собою в контур вертикальні заземлювачі. Всі з'єднання тільки зва­рні.

Заземлюючі провідники забезпечують металевий зв'язок між заземлюва­чами і устаткуванням. В приміщеннях можуть бути заземлюючі провідники виконані окремо або використовується четверта (нульова) заземлююча жила кабелів або дротів. При використовуванні відкритих заземлюючих провідни­ків необхідно забезпечувати їх видиме розміщення і виконаються вони пови­нні без ізоляції.

Розрахунок заземлення полягає у визначенні розрахунковим шляхом кі­лькості горизонтальних і вертикальних заземлювачів на місці споруди ТП. Початковими даними при розрахунках захисного заземлення:

- значення напруги ВН, згідно п.2.5. – 10кВ;

- мережа НН, 0,4кВ з глухим заземленням нейтралі;

- периметр контуру заземлення приймається стандартним для умов кліматичної зони „чотири”, в яку входе м.Нікополь, ρ=100м;

- грунт в місці спорудження заземлення характерний для м.Нікополь – суглинок.

Нижче приводиться розрахунок захисного заземлення.

Струм замикання на землю 10кВ

(2.58)

де lк
– довжина кабельних ліній, зв’язаних з шинами ТП.

Величина опору заземлюючого пристрою в мережі 10кВ

(2.59)

де Uз.
=125В, так як заземлюючий пристрій виконується загальним для мережі високої і низької напруги підстанції.

По ПУЕ опір заземлюючого пристрою в мережі 0,4кВ не повинен пере­вищувати 4Ом. З двох значень заземлюю чого опору вибираємо менше і при­ймаємо за розрахункову. Таким чином, Rз.у.
≤4Ом

В якості вертикального заземлення приймаємо стержні з круглої сталі до­вжиною 5м.

Удільний опір грунта ρ=100Ом·м

Підвищуючий коефіцієнт ψ2
=1,5.

Розрахунковий опір грунту

(2.60)

Опір одного стержня

(2.61)

Розміщуємо заземлювачі по контуру з відстанню між ними а=5м.

Кількість заземлювачів

(2.62)

При відношенні і визначаємо коефіцієнт використання η=0,43

Перевіряємо величину опору контура

(2.63)

Висновок:
таким чином, 20 стержнів забезпечують потрібну величину опору заземлюючого контура.

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

Результатом виконаного КП є пояснювальна записка і графічна частина. В пояснювальній записці виконані всі технічні і економічні розрахунки по вибору системи електропостачання об'єкту на напругу 0,4кВ. приведені об­ґрунтування і описи окремих підрозділів пояснювальної записки. Результа­том записки є графічна частина, де зображені всі елементи системи електро­постачання що входять в систему силової мережі 0,4кВ.

У процесі виконання курсового проекту я ознайомився з основними правилами й методикою виконання курсових проектів у технікумі, проведеним реальних проектних робіт у практичній діяльності, застосуванням текстових і графічних редакторів при проектуванні, правилам оформлення текстових і графічних матеріалів.

Виконаний курсовий проект може бути використаний, у якості пособи, при роботі над іншими курсовими проектами й курсовими роботами в технікумі, а також при виконанні й захисті дипломного проекту.

[К1]

[К2]
27+31+110+56+78+16+62

[К3]

[К4]

[К5]

[К6]

[К7]

[К8]

[К9]

[К10]

[К11]

[К12]

[К13]

[К14]

[К15]

[К16]