Проектирование электроснабжения промышленного предприятия

Выбираю  высоковольтные  кабели  для  смешанной схемы. Результаты  выбора  сведены в таблицу 9. 

7.2. Расчет освещения в электроремонтном цехе.

7.2.1 Выбор светильников.

Освещение в цехе на основе люминесцентных ламп со светильниками ЛПР и ППД-200 в зависимости от того какие лампы требуются для  освещения. Цех подразделяю на 3 участка с различной освещенностью зависящей от рода работы: 1) основной участок с нормой освещения Е=150 лк так как там не требуется большая освещенность; 2) комната начальника цеха и мастеров с освещенностью Е=300 лк, так как там подразумевается работа с бумагами; 3) кладовая с освещенностью Е=50 лк, 4) камеры сушки леса с освещенностью Е=50 лк; Светильники надо расположить равномерно, для этого необходимо узнать площадь каждого участка. Найдя площадь, по справочникам находим лампы с широким распространением света, узнав их удельное освещение делим его на площадь и находим необходимое число  светильников, которые необходимо  расположить равномерно. Лампы будут располагаться на высоте 8 м на основном участке, чтобы не мешать работе кран балки, и 3 м на остальных.

Расчет будет производится методом коэффициента использования:

Ф=(Ен·Кзап·F·z)/(N·Ки), где       [8]                                                                        (43)

Ен - Норама освещенности;

Кзап - Коэффициент запаса;

F - Площадь помещения;

z - Коэффициент минимальной освещенности (z=1,1-для люминесцентных ламп);

N - Число светильников;

Ки - Коэффициент использования , зависит от индекса помещения i=L·B/(h· (L+B)), где L - длина помещения, B - ширина помещения, h - высота помещения.

∑Р=Рл · N;                                                                                                             (44)

Расчет основного участка:

Из-за сложности крнтура  помещения условно разобьем его  на 7 участков.

     Площадь: F1 = 8,13 · 16,36 =133,82м²; 

i=8,13 · 16,36 /(8· (8,13+16,36))= 0,68;

Ки=0,43;

Применяем лампы ДРЛ 

Ф=(150·1,5·133,82·1,1)/(0,43)=77027,07(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=3, Фл=19000 лм. ∑Р=400·3=1200 (Вт);

F2 = 16,36 ·18,04 = 307,8м²;

i=16,36 ·18,04 /(8· (16,36+18,04))= 1,09;

Ки=0,52;

Применяем лампы ДРЛ 

Ф=(150·1,5·307,8·1,1)/(0,52)= 187264,6(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=9, Фл=19000 лм. ∑Р=400·9=3600 (Вт);

Лампы подвешиваются  в 3 рядов по 3 лампы, расстояние между

 рядами 4,1 м.

F3 = 11,45· 9,8= 112,41м²;

i= 11,45· 9,8 /(8· (11,45+9,8))= 0,66;

Ки=0,43;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·112,41 ·1,1)/(0,43)= 64702,43(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=4, Фл=19000 лм. ∑Р=400·4=1600 (Вт);

Лампы подвешиваются  в два ряда по 2 лампы, расстояние между рядами 4,1 м.

F4 = 4,9· 3,27 = 16,058м²;

i= 4,9· 3,27 /(5· (4,9+ 3,27))= 0,24;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·16,058 ·1,1)/(0,33)= 9243,25(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 250, N=1, Фл=9500 лм. ∑Р=250 (Вт);

F5 = 4,9· 3,27 = 16,058м²;

i= 4,9· 3,27 /(5· (4,9+ 3,27))= 0,24;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·16,058 ·1,1)/(0,33)= 9243,25(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 250, N=1, Фл=9500 лм. ∑Р=250 (Вт);

F6 = 6,5· 5,7= 37,47м²;

i= 6,5· 5,7/(5· (6,5+5,7))= 0,38;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·37,47 ·1,1)/(0,33)=19035,26(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 250, N=2, Фл=9500 лм. ∑Р=400·2=500(Вт);

Лампы подвешиваются  в два ряда по 2 лампы, расстояние между рядами 2,4 м.

F7= 7,3· 5,7= 42,15м²;

i= 7,3· 5,7/(5· (7,3+5,7))= 0,4;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(150·1,5·42,15 ·1,1)/(0,33)= 24263(лм);

Выбираю лампы ДРЛ 400, N=2, Фл=19000 лм. ∑Р=400·2=800 (Вт);

Лампы подвешиваются  в два ряда по 2 лампы, расстояние между рядами 3,2 м.

Их питающее напряжение 220 В.

Расчет комнаты мастеров:

 Площадь: F1 = 5,343 · 5,343 = 28,547 м²; 

i=5,343 · 5,343 /(3· (5,343 +5,343))=  0,891;     [9]

Ки=0,31;

Применяем люминесцентные лампы

Ф=(300·1,5·28,547 ·1,1)/(0,31)= 45583,11 (лм);

Выбираю лампы ЛБ40, N=12, Фл=2480 лм. ∑Р=40·12=480 (Вт); 

Лампы подвешиваются  в два ряда по 3 светильника расстояние между рядами 2,7 м.

  Расчет кладовой:

 Площадь: F1 = 4,9 · 1,6 =8,02м²; 

i= 4,9 · 1,6 /(8· (4,9 +1,6))=  0,15;

Ки=0,33;

Применяем люминесцентные лампы

Ф=(50·1,5·8,02 ·1,1)/(0,33)= 2007 (лм);

Выбираю лампы ДРЛ80, N=1, Фл=3200 лм. ∑Р=80(Вт);

Расчет сушильных камер:

Площадь: F1 = 2,4 · 4,9= 12,04м²; 

i=2,4 · 4,9/(5· (2,4 +4,9))=  0,2;

Ки=0,33;

Применяем лампы ДРЛ

Ф=(50·1,5·12,04 ·1,1)/(0,33)= 3011,058(лм);

Выбираю лампы ДРЛ80, N=1, Фл=3200 лм. ∑Р=80(Вт);

 

7.2.2. Расчет  осветительной сети.

Выбор щитов освещения.

ЩО1: ЩО31-21, имеющий 6 групп.

ЩАО: ЩО31-21, имеющий 6 групп.

Линия №1,2,3,4.

 

ΔU=(cosφ/(γ·S)) ·∑(i·l), где                                                                                           (45)

γ - удельная проводимость;

S-сечение провода;

i-ток протекающий по участку;

l-длина участка.

I=P/(3·Uф·cosφ);                                                                                                            (46)

S=∑(P·l)/( ΔU· γ·U);                                                                                                      (47)

Принимаем ΔU=2,5% (9,5 В)

Линии:1

Сечение головного участка:

S= (0,25· (9+0,8+4,8)+0,08· (9+0,8)+0,08· (9))/(7,4·2,5) =0,28мм²;

Выбираем S=4 мм²;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=2,27 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линии 2

S= (0,08· (13+0,8+4,8+3,2)+0,25· (13+0,8+4,8)+0,08· (13+0,8)+0,08· (13))/(7,4·2,5) = 0,46мм²;

Выбираем S=6мм²;

Кабель ПВГ 4х2,5

I=2,27 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линии 3,4,5:

S= ((0,4·  (10,4+9,6+6,4+4,8+11,2)+0,4· (10,4+9,6+6,4+4,8)+0,8· (10,4+9,6+6,4) +0,4· (10,4+9,64)+ 0,4· (10,4))/( 7,4· 2,5)  = 3,39

Выбираем S=4мм²;

Кабель ПВГ 4х4

I=10,9 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линия 6:

S= (0,120*(25,6+2,5)+0,120* (25,6)/( 7,4*2,5) = 3,53

Выбираем S=4мм²;

Кабель ПВГ 4х4

I=1,81 А

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

Линия 7,8,9 (аварийное освещение):

S= (0,4· (39,4))/(7,4· 2,5) = 0,85

Выбираем S=2,5мм²;

Кабель ПВГ 4х2,5

Выбираем автомат ВА-52-31 25/12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Схема  электроснабжения  завода . Компоновка   ГПП.

 

Схема  электроснабжения  приведена  на  рис. 7

Для электроснабжения завода принимаем  воздушная линия на напряжение 35 кВ с проводом АС – 70/11.

Устройство ОРУ собрано на разъединителях. На  ГПП  установлены  трансформаторы  ТД – 6300/35 . ЗРУ – 10кв  ГПП выполняется на  основе  ячеек К- ХІІ , в которых устанавливаются выключатели , ТСН ,ККУ , трансформаторы  напряжения . На вводах  и отходящих линиях , а также в ячейках с ККУ и    ТСН устанавливаются трансформаторы  тока  для питания измерительных цепей и цепей релейной  защиты.

Цеховые  трансформаторные  подстанции  выполняются  комплектными  и  на  высокой  стороне  в  качестве  коммутационного  аппарата  используют  разъединители и  предохранители .

 

 

8.1.Расчёт   токов   короткого  замыкания.

8.1.Расчёт   токов   короткого  замыкания.

Расчет токов К.З. производим, для  того чтобы произвести выбор аппаратуры защиты и силовые кабели на динамическую  стойкость.

Для расчёта токов  короткого  замыкания  составляем  схему  замещения  электрической  сети (рис 8. ).

Расчёт  токов  короткого  замыкания  проводим  методом  ТПИЕ, применяя  расчёт  методом  эквивалентных  э.д.с. . Все  параметры  схемы приводим  к  U_б = 10,5 кв.

Расчет производится в максимальном режиме работы (Q2,Q3-отключены).

По  условиям  задания  на  курсовое  проектирование предприятие  питается  от  системы  неограниченной  мощности  ,отсюда  Х_С = r_С = Z_С =0 , Е_с =10,5кв.

Расчёт  проводим  с чисто  реактивными сопротивлениями  элементов . Активные  сопротивления  учитываются  в  случае : ΣХ /3 ≤ Σr.

1) Расчет К.З. внутри завода.

Сопротивление системы:

Х _С=(U²нс /S к.з. ) ^.К_{Т c}^{2 .} К _ТГПП ² =(115²/1350) ^.(10,5 / 38,5 )^{2 .} (38,5 / 115 ) ²=0,10 (Ом).

Е_С =10,5 кВ.

Для  трёхобмоточных   трансформаторов  системной  подстанции ТДТН – 25000/115/38,5 /11, с  параметрами   :

U_{К  В –С} =10,5 %  ; U_{К  В –Н} = 17% ; U_{К  С –Н} =6%  ; R _{Т В} = R _{Т С} = R _{Т Н} = 2,53 Ом.

Х _{В Т1} = ( U_{В К} % / 100) ^. (U_{В Н}² / S_Н ) ^. К_{Т c}^{2 .} К _ТГПП ², Ом ;

Х _{С Т1} = ( U_{С К} % / 100) ^. (U_{С Н}² / S_Н )  ^. К _ТГПП ²,Ом .

где:

U_{В К} = 0,5 (U_{К  В –С} + U_{К  В –Н} - U_{К  С –Н} ) = 0,5 (10,5  + 17 – 6 ) = 10,7% ;

U_{С К} = 0,5 (U_{К  В –С} + U_{К  С –Н} - U_{К  В –Н} ) = 0,5 (10,5  + 6 – 17 ) = - 0,25 % ≈ 0 ,

отсюда:

  Х _{В Т1} = ( 10,7 % / 100) ^. (115² / 25 ) ^.(11 / 38,5 )^{2 .} (38,5 / 115 ) ² =0,518 (Ом);

  Х _{С Т1} = 0  .

r _В =  R _{Т В} ^. К_{Т c}^{2 .} К _ТГПП ²=2,53 ^.(10,5 / 38,5 )^{2 .} (38,5 / 115 ) ² =0,021 (Ом);

r_С =  R _{Т С} ^. К_{Т c}^{2 .} К _ТГПП ²=2,53 ^.(10,5/ 38,5 )² =0,188 (Ом);

Х₁= Х₂ =  0,2949 Ом.

r ₁ = r₂=0,021 +0,188 =0,209 (Ом);

Для двухцепной   линии  связи  с  системой  выполненной  проводом   АС70 /11 ,  с параметрами :

Х_УД =0,414 Ом/км ; r_УД = 0,249 Ом/км ,  длина линии до  завода L =15км.

Х_Л = Х_УД ^.L ^. К _ТГПП ²= 0,414 ^.15  ^. (10,5 / 38,5 )²= 0,190 (Ом);

R_Л =r _УД ^.L ^. К _ТГПП ²= 0,209 ^.15  ^. (10,5 / 38,5 )²= 0,092  (Ом);

Для   двухобмоточных  трансформаторов, установленных  на  ГПП ТДН  6300/35, с параметрами :

   38,5 / 10,5 ;  U_К =8 %  ; R _Т = 0,52 Ом.

 Х₅= Х₆ =  Х _{В Т2} =( U_К % / 100) ^. (U_Н² / S_Н ) ^. К _{Т 2} ²=  ( 8 % / 100) ^. (10,5² /6,3 )  = 1,26 (Ом);

 r ₅ = r₆ = r _Т2 =  R _Т ^. К _ТГПП ²=0,52 ^.(10,5 / 38,5 )² =0,037 ,Ом ,  так как R _Т приведено к высокой стороне.

Для  ТП9:

для  кабельной  линии  связи  с ГПП:

Х_УД =0,09 Ом/км ; r_УД = 0,62 Ом/км ,  длина линии до  ГПП L =0,338км.( параметры  кабеля

взяты  с  таблицы № 9).

  Х_{КЛ ТП9} = Х_УД ^.L ^. = 0,09 ^. 0,338= 0,03 (Ом);

 r _{КЛ  ТП9} = r _УД ^.L  = 0,62  ^. 0,338= 0,776 (Ом);

для   двухобмоточных  трансформаторов, установленных  на  ТП9 ТМ 630/10 , с параметрами:

10 / 0,4 ;  U_К =5,5 %  ; ΔР_К = 7,3 квт.

  Х_{Т ТП 9}=( U_К % / 100) ^. (U_Н² / S_Н ) = ( 5,5 % / 100) ^. (10² / 0,630 )  = 8,7 (Ом);

   r _{Т ТП 9} =  (ΔР_К  ^. U_Н^{2 .} 10^-3)/ S_Н ²=(7,3 ^.10 ^{2 .}10 ^-3) / 0,630 ² =1,8 (Ом);

для нагрузки ( S_Н - из  таблицы №7) :

  Х_{Н ТП 9} =(0,35 ^. U_Н ^{2 .} К _{Т П} ²)  / S_Н   =( 0,35 ^.0,4 ^{2 .} 10 ²/0,4² ) / 0,729  = 47,9(Ом);

  Е_Н =0,85 ^. U_Н ^. К _{Т П} = 0,85 ^. 0,4 ^.10/0,4 =8,5 (кВ).

 Для  остальных  элементов   схемы  расчёт  аналогичен , данные  расчётов  сведены  в  таблицу   №10.

Расчёт  токов  к.з.  для  точек  К1 ; К2 и К3  ведём  без  учёта    тока подпитки  от  ТП , так как ток подпитки  не  влияет  на  величину  тока  к.з. , необходимого  для выбора коммутационной  аппаратуры .

а)Расчёт максимального  тока  трёхфазного  к.з.  на шине 10:

для   расчёта  максимального  тока  трёхфазного  к.з.  задаёмся  начальными  условиями :

выключатель  Qл2 отключен ,  секционный  выключатель Qл1включен ,  весь  ток  трёхфазного  к. з. идёт  через  выключатели Qл3  и Q3.

Σ Х_{ГПП -С}= 1,811 Ом.  ; Σ r_ГПП-С=0,342 Ом. ; Е_С =10,5 кВ.

Σ Х_ТП= 3,357 Ом.   ; Σ r_ТП=1,197 Ом.  ; Е_ТП =8,5 кВ.

Σ Х= 0,83 Ом.   ; Σ r=0,254 Ом.  ;

Σ Е =( Σ Х_{ГПП -С}^.. Е_ТП+ Σ Х_ТП^{. .} Е_С)/( Σ Х_{ГПП ;Л ;Т1 ;С+} Σ Х_ТП)

 Σ Е =10,049кВ.

0,83/ 0,254=3,27     ΣХ / 3    < Σr  , следовательно активное сопротивление можно не учитывать.

I_К3(0)= Σ Е / 3^{1/2 .} Σ Х =  10,043 /3^{1/2 .} 0,83 = 6,97 (кА).

Ударный  коэффициент  рассчитывается  по  формуле:

К_У = 1+ е^{-0,01/ Та} ;                                                                                                                  (48)

 где  Т_а – электромагнитная  постоянная  времени  цепи  короткого  замыкания и  определяется  по  формуле:

Т_а =∑ Х / w ∑ r .                                                                                                                 (49)

Мгновенное  значение  ударного  тока   к.з .  определяется по  формуле :

i_УД =2^{1/2 .} К_У ^. I_К(0), кА                                                                                                           (50)

Действующее  значение  ударного  тока   к.з .  определяется по  формуле:

I_УД =  I_{К (0)} ^. [1+ 2(К_У  -1 )²]^1/2, кА                                                                                          (51)

 

Т_а =0,83/ 314 ^. 0,254=0,0104.

К_У = 1+ е^{-0,01/ 0,0104} =1,383

i_УД =2^1/21,383^. 6,97= 13,6 (кА).

I_УД = 6,97 ^. [1+ 2(1,383 -1 )²]^1/2=7,93 (кА)

I_Н =Sн /(√3 ^. Uн)

I_{max р} =9208/(√3 ^. 10,5 )=506,91 (А)

Для проверки кабеля на термическую  стойкость используем формулу:

S≤(Iкз/c)√tп, где

S- сечение кабеля

Iкз- ток короткого замыкания

C=95 – поправочный коэффициент для алюминия

t- время отключения линии.

 

б)Расчёт максимального  тока  трёхфазного  к.з.  в  точке К2:

для   расчёта  максимального  тока  трёхфазного  к.з.  задаёмся  начальными  условиями :

выключатель  Q7 отключен ,  секционный  выключатель Q6 включен ,  весь  ток  трёхфазного  к. з. идёт  через  выключатель   Q8.

Σ Х_{ГПП -С}= 0,551 Ом.  ; Σ r_{ГПП -С}=0,285 Ом. ; Е_С =10,5 кВ.

Σ Х_ТП= 3,908 Ом.   ; Σ r_ТП=1,23 Ом.  ; Е_ТП =8,5 кВ.

Σ Х= 0,48 Ом.   ; Σ r=0,232 Ом.  ;