Электроснабжение механического цеха

Электроснабжение механического цеха

Содержание

Введение

. Характеристика потребителей электроэнергии

. Расчет индивидуальных нагрузок

. Расчет цеховых нагрузок

. Расчёт центра электрических нагрузок нагрузки

. Расчет осветительной нагрузки

. Расчет групповых нагрузок распределительных пунктов

. Обоснование выбора схемы электроснабжения цеха

.1 Выбор распределительных устройств

.2 Выбор комплектной трансформаторной подстанции

. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

. Расчет потерь мощности в трансформаторе

. Расчет сети высокого напряжения

. Выбор сечения проводников цеховой сети по длительно допустимому току и проверка сети по допустимой потере напряжения

. Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) в характерных точках цеховой сети, проверка оборудования на воздействие токов КЗ

. Расчёт заземляющего устройства и определение защитных мер от поражения электрическим током обслуживающего персонала

Заключение

Введение

Основную часть электроэнергии потребляют промышленные предприятия. Современные электроустановки и оборудование оснащаются комплектными РУ, подстанциями и системами автоматизированного электрооборудования, чтобы обеспечить экономичную и надежную работу.

Система электроснабжения должна соответствовать следующим требованиям: правильное определение электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, правильный выбор сечения проводов и кабелей, и другие технические и экономические решения. Поэтому нужно стараться создавать предприятия, обладающих гибкостью и способные с наименьшими потерями осуществить перестройку производства.

Большое внимание уделяется вопросам создания необходимой надежности электроснабжения, обеспечения качества электрической энергии.

1. Характеристика потребителей электроэнергии

Металлорежущие станки под номерами 1-3,12,13 работают в длительном режиме, пуск лёгкий. Расположение стабильное, распределение нагрузки по фазам равномерное, мелкосерийное производство; К_и=0,14; cosφ=0,5 (Берётся из учебного пособия: Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» ).

Сварочный трансформатор относится к электротехнологическим установкам 2-ой категории электроприёмников по бесперебойности электроснабжения, однофазный, неравномерное распределение нагрузки по фазам, режим работы повторно-кратковременный, нестационарный; cosφ=0,35; К_и=0,3

Сварочный преобразователь. Режим работы длительный, стационарный; К_и =0,5; cosφ=0,75.

Компрессор, сантехнический вентилятор. Общепромышленные установки, трёхфазные, длительный режим работы, 2 категория по бесперебойности электроснабжения; cosφ=0,8; К_и=0,8.

Управляемый с пола кран. Общепромышленная подъёмно-транспортная установка, повторно-кратковременный режим, пуск тяжелый, равномерное распределение по фазам, трёхфазный, 2 категория по бесперебойности электроснабжения, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; cosφ=0,5; К_и =0,1.

Так как электродвигатели станков, вентиляторов и кранов - асинхронные с короткозамкнутым ротором, то =6

2. Расчет индивидуальных нагрузок

Токарный станок:

(1),

где, p_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);

Р_пасп - паспортная мощность приёмника (кВт).

(2),

где, р_ср - средняя активная мощность приёмника (кВт);

p_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);_и - коэффициент использования.

(3),

где, q_р - расчетная реактивная мощность приёмника (кВАр);_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт).

(4),

где, q_ср - средняя реактивная мощность приёмника (кВАр);_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);_и - коэффициент использования.

(5),

где, i_р - расчетный ток приёмника (А); _р - расчётная активная мощность приёмника (кВт);_н - номинальное напряжение (кВ).

(6),

где, i_пик - пиковый ток приёмника (А);_р - расчетный ток приёмника (А);_пуск - коэффициент пуска.

Аналогично рассчитываются станки под номерами 2,3,12,13. Результаты расчетов приведены в таблице №1.

Сварочный трансформатор:

(7),

где, s_р - расчетная полная мощность приёмника (кВА);_пасп - паспортная мощность приёмника (кВА);

ПВ - продолжительность включения,

(8),

где, p_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);_р - расчетная полная мощность приёмника (кВА).

Рассчитываем по формуле 2:

Рассчитываем по формуле 3:

Рассчитываем по формуле 4:

(9),

где, i_р - расчетный ток приёмника (А); _р - расчётная полная мощность приёмника (кВт);_н - номинальное напряжение (кВ).

(10),

где, i_пик - пиковый ток приёмника (А);_р - расчетный ток приёмника (А).

Сварочный преобразователь:

(11),

где, p_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);

Р_пасп - паспортная мощность приёмника (кВт);

η - КПД приёмника.

Рассчитываем по формуле 2:

Рассчитываем по формуле 3:

Рассчитываем по формуле 4:

Рассчитываем по формуле 5:

Рассчитываем по формуле 6:

Компрессор:

Рассчитываем по формуле 11:

Рассчитываем по формуле 2:

Рассчитываем по формуле 3:

Рассчитываем по формуле 4:

Рассчитываем по формуле 5:

Рассчитываем по формуле 6:

Аналогично рассчитываем сантехнический вентилятор, результаты расчета приведены в таблице №1.

Управляемый с пола кран:

(12),

где, p_р - расчетная активная мощность приёмника (кВт);_пасп - паспортная мощность приёмника (кВт);

ПВ - продолжительность включения.

Рассчитываем по формуле 2:

Рассчитываем по формуле 3:

Рассчитываем по формуле 4:

Рассчитываем по формуле 5:

Рассчитываем по формуле 6:

Результаты расчётов сведены в таблицу №1.

Таблица №1 - Технические данные электроприёмников цеха

Окончание таблицы №1

3. Расчет цеховых нагрузок

Расчёт общей силовой нагрузки цеха.

Расчет произведем по методу упорядоченных диаграмм и рассчитаем по следующим формулам:

(14),

где, P_н - номинальная активная мощность группы (кВт);_рi - расчётная активная мощность i-ого приёмника (кВт).

(15),

где, p_ср - средняя активная мощность группы (кВт);_срi - средняя активная мощность i-ого приёмника (кВт).

(16),

где, p_ср - средняя активная мощность группы (кВт);_н - номинальная активная мощность группы (кВт);

К_{и ср} - коэффициент использования средневзвешенный.

(17),

где, P_н -номинальная активная мощность группы (кВт);_рi - расчётная активная мощность i-ого приёмника (кВт);_э - эффективное число приёмников группы.

(18),

где, q_ср - средняя реактивная мощность группы (кВАр);_срi - средняя реактивная мощность i-ого приёмника (кВАр).

(19),

где, P_р - расчётная активная мощность группы (кВт);_ср - средняя активная мощность группы (кВт);

К_р - коэффициент расчётный по активной мощности K_р = 1 (табличное значение по n_э и К_{и ср}),

(20),

где, Q_р -расчётная реактивная мощность группы (кВАр);_ср - средняя реактивная мощность группы (кВАр);

К_рq - коэффициент расчётный по реактивной мощности (если n_э>10 то К_рq=1 если n_э≤10 то К_рq=1,1).

(21),

где, S_р - полная расчётная мощность группы (кВА);_р -расчётная активная мощность группы (кВт);_р -расчётная реактивная мощность группы (кВАр).

(22),

где, I_р - групповой расчётный ток (А);_р - полная расчётная мощность группы (кВА);_ном - номинальное напряжение сети (кВ).

(23),

где, I_пик - пиковый ток группы (А);_р - расчетный ток группы (А);_{р max дв} - расчетный ток максимального по мощности двигателя (А);_{и max дв} - коэффициент использования максимального по мощности двигателя;_{max дв} - количество одновременно запускаемых двигателей; _{пик max дв} - пиковый ток максимального по мощности двигателя (А).

Произведём расчет.

 (так как n_э>10)

Результаты расчётов сведены в таблицу №2.

Мощность и ток на шинах трансформаторной подстанции.

Результаты расчётов сведены в таблицу №2.

Таблица №2 - Расчётные данные общей силовой нагрузки цеха

4. Расчет центра электрических нагрузок

(24),

(25),

где, X_цэн и Y_цэн - координаты центра электрических нагрузок цеха;_{цэн грi} и Y_{цэн грi} - координаты центра цента электрических нагрузок i-ой группы;_н - номинальная активная мощность группы;_грi - активная мощность i-ой группы.

(26),

_рi - расчетная активная мощность i-ого приёмника.

Скомпонуем группы

Рассчитаем активную мощность первой группы.

Аналогично рассчитываем для всех оставшихся групп. Результаты расчетов приведены в таблице №3.

Таблица №3 - Активные групповые мощности приёмников.

Произведя расчёт ЦЭН выберем ближайшее удобное место установки КТПВ.

5. Расчёт осветительной нагрузки

Для расчета осветительной нагрузки применяем метод удельных нагрузок. Территорию цеха разбиваем на участки, для каждого из которых определяем необходимую освещенность. Всего 12 строительных модулей. В каждом модуле расположено различное оборудование от этого зависит требуемая освещённость. Требуемая освещённость над станками 300 люкс, зона погрузки - разгрузки 50 люкс. Высота подвеса светильников в местах, где передвигается управляемый с пола кран 10 метров, где его нет- 6 метров.

Произведем расчет осветительной нагрузки по следующим формулам:

(27),

где, P_модуля - активная мощность модуля (кВт);_уд - удельная плотность нагрузки (табличное значение, берётся из Айзенбнрга) (Вт/м²);_модуля - площадь модуля (м²);

К_спр - коэффициент спроса, для больших цеховых пролётов равен 1;

К_пра - коэффициент потерь пускорегулирующей аппаратуры для ламп типа ДРЛ К_пра = 1,05, если P>400 Вт; К_пра = 1,1, если P≤400 Вт;

К_е - коэффициент освещённости.

(28),

где, E_треб - требуемый уровень освещенности (лк);_табл - освещенность под значение которой даются удельные табличные нагрузки, E_табл = 400лк.

Произведем расчет одного из строительных модулей:

Модуль №1

Аналогично рассчитываем остальные модули, результаты приведены в таблице №4.

Таблица №4 - Расчетные данные осветительных модулей

Рассчитаем осветительные активную и реактивную мощности цеха по следующим формулам:

(29),

(30),

где, P_осв - активная осветительная мощность цеха (кВт);

Р_модi - активная осветительная мощность i-ого модуля (кВт);_осв - реактивная осветительная мощность цеха (кВАр).

Для ДРЛ tanφ = 0,33.

Расчёт суммарной расчётной цеховой нагрузки:

6. расчет групповых нагрузок распределительных пунктов

Разделим оборудование, расположенное в данном цехе на 9 групп:

группа:

Вертикально - фрезерный станок 7 шт.;

Радиально - сверлильный станок 1 шт.;

Управляемый с пола кран 1 шт.

группа:

Вертикально - фрезерный станок 3 шт.;

Радиально - сверлильный станок 4 шт.;

Компрессор 1 шт.;

Управляемый с пола кран 3 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

группа:

Токарный станок 10 шт.

группа:

Токарный станок 10 шт.

группа:

Компрессор 2 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

группа:

Вертикальная пила 5 шт.;

Управляемый с пола кран 1 шт.

группа:

Горизонтальная пила 5 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

группа:

Сварочный преобразователь 5 шт.;

Компрессор 1 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.;

Сварочный трансформатор 1 шт.

группа:

Сварочный трансформатор 1 шт.;

Компрессор 1 шт.;

Сантехнический вентилятор 1 шт.

Рассчитаем 1 группу по формулам 14-23.

 (так как n_э≤10)

Аналогично рассчитываем остальные группы, результаты приведены в таблице №5.

Таблица №5 - Расчетные данные групп

7. Обоснование выбора схемы электроснабжения цеха

.1 Выбор распределительных устройств

В данном цеху электроприёмники расположены группами, отдаленными друг от друга, в этом случае применяется радиальная схема. Для распределения электроэнергии к группам потребителей применяют распределительные шкафы и пункты.

Расчётные токи приёмников должны быть в пределах 6,3-100А или 100-250А. Ток ПР не должен превышать расчётный ток группы.

Исходя из этих условий производится выбор:

,3<73<100, следовательно выключатель ВА5131 подходит;

I_{р ПР}>I_{р гр}, 250>43,29, следовательно ПР8501.1.029.1.У3 подходит.

Автоматический выключатель не должен срабатывать от максимального рабочего тока приёмника

Произведём расчёт по условиям:

где, I_тр - ток срабатывания теплового расцепителя (А);_р - расчётный ток приёмника (А);

I_{ном расч} - номинальный ток срабатывания теплового расцепителя (А).

А≥91,25А - автоматический выключатель не сработает, следовательно, подходит.

Так как нам нужно обеспечить питание для семи приёмников, то нам подходит ПР8501.1.029.1.У3, выбор остальных ПР производится аналогично, результаты выбора сведены в таблицу №7.

Таблица №6 - Структура условного обозначения

Таблица №7 - Технические данные распределительных пунктов

7.2 Выбор комплектной трансформаторной подстанции

Описание трансформаторной подстанции.

В данном цехе были применены два трансформатора типа ТМ-250/10/0,4 (Sн=250кВА, Uвн=10кВ, Uнн=0,4кВ), так как в цехе имеются приёмники второй категории по бесперебойности электроснабжения. Так же были выбраны распределительные панели:

Две вводных панели типа ЩО-01-30 (I_ном=600А, рубильник Р63-37000, предохранитель ПН2, трансформатор тока Т-0,66 600/5);

Одну линейную панель типа ЩО-01-06 (I_ном=100А, 6 автоматических выключателя ВА57-35-340010, 6 трансформаторов тока Т-0,66 100/5);

Одну линейную панель типа ЩО-01-08 (I_ном=250А, 4 автоматических выключателя ВА57-35-340010, 4 трансформатора тока Т-0,66 200/5);

Одну секционную панель типа ЩО-01-75 (I_ном=630А, 2 рубильника ВР32-39А-31240 и автоматический выключатель ВА52-39-340010).

Произведём выбор предохранителя ПН2 для вводных панелей ЩО-01-30 с током плавкой вставки 600А. Предохранитель не должен сработать от максимального тока послеаварийной перегрузки и должен сработать при однофазном коротком замыкании.

(64),

где, I_{гр пик} - пиковый ток группы (А);_{пл вст} - ток плавкой вставки (А).

, следовательно предохранитель подходит.

8. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

Выбор числа цеховых трансформаторов осуществляется одновременно с выбором компенсирующих устройств. Рассчитаем минимальную мощность трансформатора.

(30),

где, S_{min тр-р} - минимальная полная мощность трансформатора (кВА);

Р_р - расчетная активная мощность (кВт);

β_рек - рекомендуемый коэффициент нагрузки (Берётся из ПУЭ, по количеству трансформаторов - 2 шт. и категории бесперебойности электроснабжения ЭП - 2 категория);- количество трансформаторов.

Выбираем 2 трансформатора по 250 кВА.

(31),

где, Q_т- реактивная мощность трансформаторов (кВАр);_{ном тр-р} - номинальная мощность трансформатора (кВА);

β_рек - коэффициент загрузки трансформатора; - количество трансформаторов;_р - общецеховая расчётная мощность для трансформаторов (кВт).

Найдем ток и полную расчетную мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения:

(31),

где, Q_{кнн min} - минимально допустимая реактивная мощность компенсирующих устройств низкого напряжения (кВАр);

Q_р - расчетная реактивная мощность цеховой нагрузки (кВАр).

Из расчётов выбираем две конденсаторные батареи УК2-0,38-50 УЗ, каждая батарея на 50 кВАр.

(32),

где, Q_кнн - реактивная мощность компенсации батарей (кВАр);_с1 и Q_с2 - реактивная мощность батарей (кВАр).

(33),

где, Q_{р нн} - расчетная реактивная мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (кВАр).

(34),

где, S_{р нн} - полная реактивная мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (кВА).

(35),

где, I_{р нн} - ток мощность подстанции с учетом компенсации на шинах низкого напряжения (А).

где, β_расч - расчетный коэффициент.

9. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

Паспортные данные трансформатора ТМ - 250 10\0,4:

Рассчитываем потери активной мощности:

(36),

где, ∆Р_тр - потери активной мощности в трансформаторе (кВт);

∆Р_хх - потери активной мощности холостого хода (табличное значение) (кВт);

∆Р_кз - потери активной мощности короткого замыкания (табличное значение) (кВт).

Рассчитываем потери реактивной мощности:

(37),

(38),

(39),

где, ∆Q_тр - потери реактивной мощности в трансформаторе (кВАр);

∆Q_хх - потери реактивной мощности холостого хода (табличное значение) (кВАр);

∆Q_кз - потери реактивной мощности короткого замыкания (табличное значение) (кВАр).

10. расчет сети высокого напряжения

электроэнергия мощность трансформатор напряжение

Вычислим ток и расчётную полную мощность на стороне высокого напряжения по формулам:

(40),

где, Р_{р вн} - расчётная активная мощность на стороне высокого напряжения (кВт);

Р_{р нн} - расчётная активная мощность на стороне низкого напряжения (кВт);

∆Р_тр - потери активной мощности в трансформаторе (кВт).

(41),

где, Q_{р вн} - расчётная реактивная мощность на стороне высокого напряжения (кВАр);

Q_{р нн} - расчётная реактивная мощность на стороне низкого напряжения (кВАр);

∆Q_тр - потери реактивной мощности в трансформаторе (кВАр).

(42),

(43),

где, S_{р вн} - расчетная полная мощность на стороне высокого напряжения (кВА);_{р вн} - расчетный ток на стороне высокого напряжения (А).

Определим объем необходимой компенсации на стороне высокого напряжения.

(44),

Энергосистемой задан нормативный tanφ = 0,21

 (46),

(45),

где, Q_{ком вн} - компенсируемая реактивная мощность на стороне высокого напряжения (кВАр),

(47),

(48),

(49),

где, I_{р тр} - расчетный ток трансформатора (А);_{н тр} - номинальный ток трансформатора (А);_перег - ток перегрузки (А).

Выбор высоковольтного оборудования

Выбираем кабель по экономической плотности тока.

(50),

где, F_эк - экономическое сечение проводника (мм²);

I_{р лин} - расчётный ток линии (А);

j_эк - экономическая плотность тока. Выбирается из ПУЭ, по количеству часов максимальной нагрузки (4960) и типу кабеля алюминий в бумажной изоляции,

Выбираем силовой кабель ААШв с бумажной изоляцией 3*16мм², так как минимальное сечение для напряжения 10 кВ - 16мм. I_дд = 46А, I_дд ≥I_р, 46≥14,4, следовательно, кабель подходит.

Выбираем вакуумный выключатель ВВ-10-20/1000УЗ (I_отк=20кА, I_ном=1000А, I_{пред СКВ}=52кА, U_ном=10кВ). Выбираем разъединитель РВЗ-10/1000 (U_ном=10 кВ, I_ном=1000А, I_{пред СКВ}=52кА).

Рассчитываем потери напряжения на линии.

Расстояние от ГПП до трансформатора 500 метров.

(51),

где, r₀ и x₀ - погонные сопротивления (мОм/м);_л и X_л - сопротивления линии (мОм);_л - длина линии (м).

(52),

где, ∆U_лин - потеря напряжения на линии (В);

P_{р вн} - расчётная активная мощность на линии (кВт);_{р вн} - расчётная реактивная мощность на линии (кВАр);_ном - напряжение на ГПП (В).

Рассчитываем потери напряжения в трансформаторе.

(53),

(53),

где, r_1т и x_1т - сопротивления трансформатора приведённые к стороне низкого напряжения (мОм);_тр и X_тр - сопротивления трансформатора (мОм);_тр - коэффициент трансформации.

Рассчитываем напряжение на РУНН.

(54),

где, U_{рунн вн} - напряжение на РУНН, приведённое к стороне высокого напряжения (В);

U_ГПП - напряжение на ГПП (В);

∆U_лин - потери напряжения на линии (В);

∆U_тр - потери напряжения в трансформаторе (В).

(55),

где, U_{рунн нн} - напряжение на РУНН, приведенное к стороне высокого напряжения (В).

11. Выбор сечения проводников цеховой сети по длительно допустимому току и проверка сети по допустимой потере напряжения

Выбор сечения проводников цеховой сети.

Провода классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, сечению, виду изоляции, механической прочности и так далее. Кабели подразделяют по материалу, из которого изготовлены их токопроводящие жилы (медь, алюминий), изоляции и материалов из которых она изготовлена, степени герметичности и защищенности кабелей от механических повреждений и так далее. Выбор сечения проводника производиться из условия I_дд≥I_р.

Таблица №8 - сечения проводников до распределительных пунктов

Таблица №9 - сечение проводников до электроприёмников

Проверка сети по допустимой потере напряжения.

По ГОСТ 13169-97 на качество электроэнергии, напряжение на клеммах электроприёмников не должно отличаться от номинального напряжения более чем на 5 % для силового оборудования.

Рассчитаем напряжение на наиболее удаленном приёмнике (Управляемый с пола кран).

(56),

где, Р_р1 и Q_р1 - расчетные мощности первой линии (От КТПВ до ПР);

Р_р2 и Q_р2 - расчетные мощности второй линии (Крана);

Р_р3 и Q_р3 - расчетные мощности третьей линии (Крана);

Р_р4 и Q_р4 - расчетные мощности четвёртой линии (Крана);_л1 и X_л1 - сопротивления первой линии (От КТПВ до ПР);_л2 и X_л2 - сопротивления второй линии (От ПР до ЯР);_л3 и X_л3 - сопротивления третьей линии (От ЯР до троллейного шинопровода);_л4 и X_л4 - сопротивления четвёртой линии (Вся длина троллейного шинопровода).

, так как |0,039%| <5%, то сеть прошла проверку по потери напряжения.

12. Расчёт токов короткого замыкания (кз) в характерных точках цеховой сети, проверка оборудования на воздействие токов КЗ

Расчёт токов короткого замыкания производится по ГОСТ 28249-93 для сетей до 1кВ и по ГОСТ Р 52735-2007 для сети выше 1кВ.

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание. КЗ - называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая допустимый ток продолжительного режима. Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, старение изоляции, ошибки персонала.

Рассчитаем токи КЗ в семи точках цеха, первая точка К1 на шинах ГПП.

(57),

где, X_сист - суммарное сопротивление системы на ГПП (мОм);

U_б - базовое напряжение на ГПП (кВ);_кз - мощность короткого замыкания на шинах ГПП (МВА).

(58),

где, - ток трёхфазного короткого замыкания (кА).

(59),

где, i_уд - ударный ток (кА);

K_уд - ударный коэффициент.

Вторая точка К2 высоковольтный ввод.

(60),

где,  - сумма активных сопротивлений прямой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм);

 - сумма реактивных сопротивлений прямой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм).

(61),

где,  - ток двухфазного короткого замыкания.

Третья точка К3 на шинах РУНН.

Рассчитаем ток трёхфазного короткого замыкания по формуле 60:

Рассчитаем ток двухфазного короткого замыкания по формуле 61:

Рассчитаем ударный ток по формуле 59:

Рассчитаем ток однофазного короткого замыкания по формуле:

(62),

где,  - сумма активных сопротивлений нулевой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм);

 - сумма реактивных сопротивлений нулевой последовательности всех элементов учитываемых в данной сети от ИП до точки КЗ включительно (мОм).

Аналогично рассчитываются остальные точки короткого замыкания, результаты расчетов сведены в таблицу №10.

Таблица №10.

Проверка оборудования на динамическую стойкость, на отключающую способность, на чувствительность к действиям токов короткого замыкания.

Проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:

(63),

_дин - ток динамической стойкости (кА);

i_уд - ударный ток короткого замыкания (кА).

Точка К1. Произведём проверку вакуумного выключателя Q2, типа ВВ-10-20/1000УЗ. По паспортным данным предельный сквозной ток этого выключателя равен 52кА, условие (63) соблюдено (52кА≥45,27 кА), следовательно, вакуумный выключатель прошёл проверку.

Точка К2. Произведём проверку КСО-386-01. По паспортным данным предельный сквозной ток выключателя нагрузки QS7 равен 41кА, условие (63) соблюдено(41кА≥13,4кА), следовательно, УВН прошло проверку.

Точка К3. Произведём проверку рубильника QS9, типа Р63. По паспортным данным предельный сквозной ток этого рубильника равен 17кА, условие (63) соблюдено (17кА≥14,06кА), следовательно, рубильник прошёл проверку.

Точка К4. Произведём проверку автоматического выключателя QF19, типа ВА-57-35-340010. По паспортным данным предельный сквозной ток этого автоматического выключателя равен 40кА, условие (63) соблюдено (40кА≥9,3кА), следовательно, выключатель прошёл проверку.

Проверка на остальных точках производится аналогично.

Проверка на чувствительность оборудования к действиям токов короткого замыкания:

Точка К6. Произведём проверку автоматического выключателя QF67 типа ВА51-31 с номинальным током теплового расцепителя 100А. Автоматический выключатель должен сработать при однофазном токе короткого замыкания.

(68),

,026кА≥0,405кА - автоматический выключатель сработает, следовательно, прошел проверку.

Проверка на остальных точках производится аналогично.

Проверка на отключающую способность оборудования к действиям токов короткого замыкания производится по формуле:

(69),

где, I_отк - ток отключения (кА).

 - ток трёхфазного короткого замыкания (кА),

Точка К1. Произведём проверку вакуумного выключателя Q2 тип ВВ-10-20/1000УЗ по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 20 кА. 20кА≥16,51кА, условие (69) соблюдено, вакуумный выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку предохранителя ПН2 по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 25кА. 25кА≥7,65кА - условие соблюдено, предохранитель отключит, следовательно, прошёл проверку.Произведём проверку автоматического выключателя ВА57-35-34 по условию (69). По паспортным данным ток отключения равен 20кА. 20кА≥9,3кА - условие соблюдено, автоматический выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

13. Расчёт заземляющего устройства и определение защитных мер от поражения электрическим током обслуживающего персонала

Расчёт заземляющего устройства:

Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать максимально допустимого значения, которое рассчитывается по формуле:

(70),

где, R_{з max} - максимальное допустимое значение сопротивления (Ом);_з - расчетный ток замыкания на землю (А);_{пр доп} - допустимое напряжение прикосновения (для сетей выше 1кВ U_{пр доп}=250В, а если заземляющее устройство используется как совместное для двух сетей ниже 1кВ и выше 1кВ U_{пр доп}=125В) (В).

Расчетный ток замыкания на землю со стороны 10кВ производится по следующей формуле:

(71),

где, I_з - расчетный ток замыкания на землю (А);_ном - номинальное напряжение (кВ);_кл - длина кабельных линий (км);_вл - длина воздушных линий (км).

Принимаем сопротивление заземлителя 4Ом, так как для сети до 1кВ это максимальное значение сопротивления.

Габариты заземляющего устройства:

Определим расчётное удельное сопротивление грунта с учётом климатического коэффициента:

(72),

где, ρ_расч - расчётное удельное сопротивление грунта (Ом*м);

ρ_изм - удельное сопротивление грунта, полученное путём измерения или справочной литературы (Ом*м);

Ψ - климатический коэффициент.

Рассчитаем сопротивление одного вертикального заземлителя:

(73),

где, L - длина вертикального заземлителя (м);диаметр вертикального заземлителя (м);высота от поверхности грунта до центра вертикального заземлителя (м);

R_{з вер од}- сопротивление одиночного вертикального заземлителя (Ом).

Определим приблизительное число вертикальных заземлителей, для этого примем коэффициент использования заземлителей равным 0,5, как начальный.

(74),

где, R_з - сопротивление заземлителя (Ом);- количество заземлителей;

η_{исп вер} - коэффициент использования вертикальных заземлителей,

Рассчитаем число вертикальных заземлителей по формуле (74):

Рассчитаем сопротивление заземляющего устройства без учета горизонтальной полосы:

(75),

Рассчитаем сопротивление одиночного горизонтального заземлителя:

(76),

где, L - длина горизонтального заземлителя (м);- диаметр горизонтального заземлителя (м);- высота от поверхности грунта до центра горизонтального заземлителя (м);

R_{з гор од} - сопротивление одиночного вертикального заземлителя (Ом).

Рассчитаем сопротивление заземляющего устройства без учета вертикальных заземлителей:

(77),

где, η_{исп гор} - коэффициент использования горизонтального заземлителя.

Рассчитаем сопротивление заземляющего устройства:

,62Ом<4Ом, следовательно заземляющее устройство подходит.

Защитные меры:

В данном механическом цехе используются основные защитные меры: защитное заземление (для сети 10кВ), защитное зануление (для сети до 1кВ).

И дополнительные защитные меры: недоступность токоведущих частей, использование малых напряжений, двойная изоляция, контроль и профилактика повреждений изоляции (для сети 10кВ).

Пояснение:

Недоступность токоведущих частей - создание условий, при которых невозможно прямое прикосновение человека к токоведущим частям. Обеспечивается различными способами, в т. ч. изоляцией токоведущих частей, их ограждением, размещением на недоступной высоте и др. Ограждение токоведущих частей обычно предусмотрено конструкцией электрооборудования, напр. специальные типы электрических машин, аппаратов и приборов, у которых оболочки (кожухи, корпуса) надежно защищают: персонал от прямого прикосновения к токоведущим и движущимся частям, расположенным внутри оболочек; оборудование от попадания под оболочку твердых тел, пыли и воды.

В электроустановках доступные прямому прикосновению неизолированные провода и шины, а также токоведущие части аппаратов, приборов, щитов, сборок, распределительных и др. устройств помещаются в специальные ящики, шкафы, камеры, закрывающиеся сплошными, сетчатыми или смешанными ограждениями.