Расчет распределительных шинопроводов

Выбор шинопроводов производим, исходя из условия:
I_{ном шра} ≥ I_расч,
где I_расч – расчетный ток нагрузки.

Расчет распределительного шинопровода представлен в таблице 7.2.
Расчетный ток нагрузки для ШРА 1 составляет I_расч = 142,25 А.

По данному расчетному току выбираем распределительный шинопровод с номинальным током 250 А, пользуясь таблицей В8 Приложения В учебно-методического пособия к курсовому проекту.
Выберем автоматический выключатель для ШРА №1. Для этой линии выбираем автоматический выключатель типа АВМ 4С со следующими параметрами: I_н = 250 А, I_{н.кат.макс}.=250 А.

7.3 Расчет и выбор силовых распределительных шкафов.
Для распределения электрической энергии в цехе применим силовые пункты (шкафы) типа ШР11.
Места установки и количество присоединенных электроприемников указаны на рисунке 2.

Распределительные шкафы типа ШР-11 комплектуются плавкими предохранителями ПН2 и НПН2.

Токи плавктх вставок предохранителей указаны в таблице 7.1.

Выбор распределительных шкафов и шинопроводов приведен в таблице 7.2.

7.4Расчет питающей сети.
Сечения проводников, питающих группы электроприемников, выбираем по длительно – допустимому току
I _расч≤ I _{дл.доп..}
где I _дл.доп – длительно – допустимый ток по нагреву для проводника данного сечения, определяемый по таблицам в зависимости от конструкции и условий прокладки
I _расч – расчетный ток, рассчитанный в таблице 7.2.

Для питающей сети будем выбирать кабели типа АВВГ- кабель с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией с поливинилхлоридной оболочкой без защитного покрова. Кабели будем прокладывать в трубах.
1) Путь питающей сети КТП – ШРА 1
=142,25 А.
Выбираем кабель АВВГ 4х150 мм² с I_дл.доп= 235 А.
D трубы = 50 мм.(Труба: ПВХ- гладкая).

2) Путь питающей сети КТП – СП 2
= 48,1 А.

Выбираем кабель АВВГ 4х25 мм² I_дл.доп= 70 А.

D трубы = 32 мм. (Труба: ПВХ- гладкая).

Результаты расчета питающей сети приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.3- Расчет питающей сети и выбор проводов.

Путь питающей сети		Тип кабеля	Сечение жил кабеля, мм2	Iдл.топ.	D кабеля, мм (наружный)	D трубы, мм (внутренний)
КТП-ШРА№1	142,25	АВВГ			44,6	45,6
КТП-СП 1	65,11	АВВГ			23,0	28,4
КТП-СП 2	48,1	АВВГ			20,0	22,0
КТП-СП 3	73,39	АВВГ			21,5	22,0
КТП-СП 4	20,21	АВВГ			14,8	17,0
КТП-СП 5	66,39	АВВГ			23,0	28,4
КТП-СП 6	41,71	АВВГ			20,0	22,0
КТП-СП 7	34,77	АВВГ			16,8	17,0
КТП-СП 8	32,98	АВВГ			16,8	17,0
КТП-СП 9	91,074	АВВГ			21,5	22,0

7.5 Расчет крановых троллеев
Мостовые краны и кран – балки должны иметь 3 двигателя (подъема, передвижения моста, передвижения тележки). Разбиваем, суммарную мощность крана кВт и получаем 4,95 +4,95+ 1,1 – (кран № 42).
Определим пиковый ток мостового крана по формуле:

I_пик= I_пик.max+(I_p- k_иI_{ном.мах})
Определим номинальный ток одного из наиболее мощных двигателей мостового крана:
I_{ном. мах}= = = 9,4 А.

Пиковый ток одного из наиболее мощных двигателей равен

I_пик.max= k_иI_{ном.мах}=3∙9,4 =28,2 А

k_и=3 для АД с фазным ротором

Расчётный ток двигателей равен:

I_р= =

Пиковый ток крана:

I_пик= I_пик.max+(I_p- k_иI_{ном.мах})=28,2+(20,9 - 0,5∙9,4)= 44,4 А
По пиковому току выбираем в качестве крановой троллеи угловую сталь размером 40х40х4 мм. со следующими данными I_пик =65 А, коэффициент для определения потерь напряжения в крановой троллее k =0,06, (таблицей В10 Приложения В учебно методического пособие к курсовому проекту).

Для того, чтобы окончательно принять к установке данную крановую троллею необходимо проверить на падение напряжения всю цепочку от цеховой трансформаторной подстанции до двигателя крана.

Проверку троллеев производим по формуле:

U, %= U₁+ U₂+ U₃ ≤ 15 %,

где U₁ – падение напряжения в кабеле от КТП до ШРА №1.

U₂ – падение напряжения в ответвлениях к троллеям,;

U₃ – падение напряжения в троллейной линии.

Рассчитаем потерю напряжения на участке КТП - ШРА №1.

Потеря напряжения в процентах на любом участке сети определяется по формуле

U, %= 100%.

где r₀, x₀ – активное и индуктивное сопротивления 1 км линии;

l – длина линии, км;

I_пик – пиковый ток на данном участке линии.

Расчетный ток на данном участке равен I_р= 216,98 А(см.таблица 7.2.),

I_пик для этого участка: I_пик = kI_р = 3∙216,98=426,75 А,

Длинна участка l= 0,004 км; погонное сопротивление кабеля АВВГ 4×150; r₀= 0,206 Ом/км; х₀ =0,078 Ом/км;

;

.

Потеря напряжения в кабеле:
U₁ = = 0,238 %

Падение напряжения в ответвлениях к троллеям U₂ 0, так как проводник незначительной длины..

Падение напряжения в крановой троллее, где :
U₃ =k 0,06 ∙0,064∙44,4= 0,17%

Итого потеря напряжения в линии до кранового двигателя (№ 42)составит:

U, %= 0,238 +0+0,17 = 0,408 , что соответствует норме.

В качестве троллеи берем угловую сталь 40х40х4 мм.

Аналогично производится расчет для остальных кранов.

7.6 Расчет сети заземления (петли «фазный -нулевой провод») и проверка действия защиты от замыкания на землю.

Широкое применение напряжения 380 В с заземленной нейтралью трансформатора в сочетании с надежной защитой обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка и повышает безопасность обслуживания электроустановок.

Гарантией безопасности обслуживания является надежная работа защиты при однофазных замыканиях на землю.

Согласно ПУЭ для обеспечения нормативного времени отключения повреждённой цепи защитно-коммутационным аппаратом проверяем как согласованы характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников.При определении однофазного тока короткого замыкания выбирается наиболее удалённая точка цеховой сети- станок с нормальным режимом работы № 1, Р_н=3,5 кВт. Схема его присоединения к КТП представлена на рис 7.6.1.

Рисунок 7.6.1 Схема питания электроприемника № 29

Однофазный ток короткого замыкания:

I_кз. =

где =380 В – напряжение сети ВН трансформатора.

Для определения тока однофазного короткого замыкания необходимо найти сопротивления прямой и нулевой последовательностей (сопротивление обратной последовательности равно сопротивлению прямой) всех элементов указанной цепи. Для этого изобразим её схему замещения рис. 7.6.2.

Рисунок 7.6.2-Схема замещения цепи электроснабжения приёмника №29.

Сопротивление масляного трансформатора мощностью 400 кВА (5,с 137)

= 5,9 мОм; = 17 мОм-сопротивление прямой последовательности;

= 5,9 мОм; = 17 мОм -сопротивление нулевой последовательности

Сопротивление кабеля АВВГ 4х2,0 мм²:

мОм/м; - погонное сопротивление прямой последовательности;

Длинна кабеля: l=125м.

= ∙ l =1,25∙125=156,25 м Ом;

=0,091∙125=11,357 м Ом.

Сопротивление нулевой последовательности кабеля определяем по приближенной формуле:

=3∙ =34,125 мОм;

Сопротивление провода АПРТО 3×2 мм²;

Сопротивление провода примем равным нулю так как его длина меньше 10м.

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности:

= = 0,0059+0,1562 = 0,1621 Ом.

Суммарное реактивное сопротивление прямой последовательности

= = 0,017+0,01137 =0,0283 Ом.

Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности

= = 0,0059+0,165= 0,4718Ом.

Суммарное реактивное сопротивление нулевой последовательности

= = 0,017+0,0341 = 0,0511 Ом.

Однофазный ток короткого замыкания:

I_кз =

Согласно с времятоковой характеристикой срабатывание предохранителя НПН2-60, с номинальным током плавкой вставки 16 А, время срабатывания предохранителя значительно меньше 0,2с. Следовательно требования ПУЭ к заземлению выполнено.

8. Выбор цеховой КТП.
В термомеханическом выбираем комплектную трансформаторную подстанцию внутренней установки с КТП – 400/6 – 10 с трансформатором ТМФ –400/6 – 10, заполненным маслом, с вводным шкафом на напряжение 6 – 10 кВ и рядом шкафов с аппаратурой напряжением 380/220 В. На КТП имеется конденсаторная установка УК3 – 0.4 – 180 УЗ. КТП ограждена металлической сеткой.

Размеры КТП – 3080×6430 мм, h=2275 мм.

9. Технико-экономические показатели проекта.
1) установленная мощность электроприемников на напряжении 0.4 кВ;
-электродвигатели станков, кранов, вентиляторов:

Р _н= 309,91 кВт;
- печи сопротивления - Р _н= 99,88 кВт;

-сварочные трансформаторы - Р _н= 189,93 кВт;

-электрическое освещение - Р _н= 54,95 кВт.

2) активная расчетная мощность на напряжении 0.4 кВ. Р _м=249,37 кВт;
3)мощность силового трансформатора S_н=400 кВА;
4) потери реактивной и активной мощности и энергии в трансформаторах цеха

-активные: P_т=4,21 кВт; W_т =16028,6 кВт∙ч;

-реактивные Q_т=19,87 квар, V_т=76820,8 квар∙ч;
5) мощность конденсаторных батарей Q_к=180 квар;

6) приведенные затраты на установку конденсаторных батарей до 1000 В.
З₁=54668 руб.

7) приведенные затраты на установку конденсаторных батарей выше 1000 В.
З₂ =71300,8руб.,

8) годовой расход электроэнергии по цеху Wг=0,666 ∙ кВт∙ч.

9) стоимость одного кВт∙ч активной электроэнергии по двуставочному тарифу

c=α = 206.2∙ + 3.08 = 4,006 руб.

10) стоимость годовых потерь при установке конденсаторных батарей до 1000 В.

З₃=4,006∙54668 =219000 руб

11)стоимость годовых потерь при установке конденсаторных батарей выше 1000 В

З₃=4,006 ∙71300= 285627 руб