Современные электроустановки

Содержание

• Введение
• Характеристика производства
• Ведомость потребителей электроэнергии
• Выбор схемы электрического снабжения
• Расчет электрических нагрузок
• Расчет освещения
• Выбор числа и мощности трансформаторов
• Выбор подстанций
• Расчет тока короткого замыкания (ТКЗ)
• Выбор питающего кабеля
• Выбор силовых и осветительных щитов
• Выбор проводов и кабелей
• Компенсация реактивной мощности
• Релейная защита
• Выбор оборудования трансформаторной подстанции
• Расчет заземления
• Экономическая часть
• Организация труда и техника безопасности
• Требования правил пожарной безопасности
• Охрана окружающей среды
• Литература

Введение

Уровень технического развития любой страны в настоящее время определяется в основном состоянием ее энергетики, мощностью электростанций и производством электроэнергии.

Высокое развитие электроэнергетики позволило перевооружить все отрасли народного хозяйства, широко внедрить электрическую энергию в такие ее ведущие отрасли, как промышленность, строительство и транспорт.

Электроустановки современных зданий представляют собой сложные системы, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, что в свою очередь потребовало автоматизации работы отдельных элементов сетей.

Применяя электрическую энергию на промышленных предприятиях, приводят в движение миллионы станков и механизмов, варят металл, наносят гальваническим способом защитные антикоррозийные и антикислотные покрытия на поверхности металлов, окрашивают в электрическом поле различные детали, автоматически управляют технологическими процессами и сложными автоматическими линиями станков и конвейеров.

Для обеспечения и в дальнейшем непрерывного роста промышленного производства в нашей стране строятся новые и реконструируются существующие заводы. Строительство и реконструкция любого промышленного предприятия, а также сооружений неизбежно связаны с выполнением электромонтажных работ значительных объемов.

Монтаж электрического оборудования современного промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс работ. В число этих работ входит монтаж: общезаводских и цеховых распределительных и трансформаторных подстанций; кабельных электросетей большой протяженности и различных напряжений; цеховых комплексных распределительных устройств и пультов управлений; подъемно транспортных устройств (грузовых подъемников, мостовых кранов, электротельферов и др.); внутрицеховых силовых и осветительных электропроводок; устройств автоматического управления, регулирования и контроля процессов производства.

Проведение таких сложных электромонтажных работ возможно только при наличии у электромонтажника необходимых теоретических знаний и практических навыков. Для успешной эксплуатации и ремонта электроустановок обслуживающий персонал должен знать требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности (ПТЭ и ПТБ), ГОСТов и других директивных и справочных материалов.

Характеристика производства

Все электроустановки сооружаются в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Правила распространяются на все вновь сооруженные и реконструируемые установки и являются обязательными как для монтирующих, так и для принимающих в эксплуатацию электроустановок организаций.

Важным назначением ПУЭ является обеспечение правильного выполнения электроустановок, что исключает возможность поражения электрическим током людей, а также предотвращает возникновение пожаров в установке.

На основании правил обеспечиваются условия для бесперебойного снабжения установок электроэнергией, так как даже кратковременные перерывы в электроснабжении отдельных промышленных установок могут повлечь за собой увечья и гибель людей, вывод из строя и поломку оборудования, а также расстройство на длительный период всего технологического процесса. Также необходимо учитывать указания Правил технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ).

Приемником электроэнергии (электроприемником) является электрическая часть технологической установки или механизма, получающая энергию из сети и расходующая ее на выполнение технологических процессов.

Электроприемники промышленных предприятий классифицируются по следующим признакам: напряжению, роду тока, его частоте, единичной мощности, надежности электроснабжения, режиму работы, технологическому назначению, производственным связям.

По напряжению электроприемники подразделяются на приемники ~ I промышленной частоты 50 Гц, — I_U ~ I частотой отличной от 50 Гц (повышенной или пониженной).

Номинальная частота вращения электродвигателя определяется ГОСТом и находится в пределах от 100 до 20 000 об/мин.

Единичные мощности отдельных электроприемников различны. По этому признаку все предприятия принято подразделять на небольшие (мелкие) с установленной мощностью до 50 мВт, средние с установленной мощностью от 5 до 75 мВт и крупные с установленной мощностью от 75 до 1000 мВт.

По степени надежности электроснабжения правилами устройства электроустановок предусматривается три основных категории:

— объединяет такие электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с опасностью для жизни людей, нанесением значительного ущерба народному хозяйству, расстройством сложного технологического процесса, повреждением оборудования, часовым браком продукции. Перерыв в электроснабжении приемников 1-ой категории допускается только на время автоматического ввода резервного питания;

— включает приемники, перерыв в электроснабжении которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою технологических механизмов, рабочих, промышленного транспорта. Перерыв в электроснабжении приемников этой категории допускается на время необходимое для включения резервного питания силами эксплуатационного персонала, но не более суток;

— объединяет электроприемники, которые не подходят под указанные выше характеристики. Для приемников данной категории допускают перерыв в электроснабжении не более суток.

По режиму работы электроприемники относятся к одному из 3 режимов: продолжительному, кратковременному и повторно-кратковременному.

В зависимости от вида преобразования электрической энергии электроприемники подразделяются на: электроприводы, электротехнологические и электроосветительные установки.

По общности технологического процесса электроприемники можно подразделить на: общепромышленные установки, производственные механизмы, подъемно-транспортное оборудование, электросварочное оборудование.

В данном дипломном проекте используется электрооборудование, относящееся к разным категориям надежности электроснабжения: к 1-ой категории относятся вентиляторы, ко 2-ой категории — сварочное оборудование, осветительные установки, станки.

электроснабжение цех трансформатор подстанция

Ведомость потребителей электроэнергии

В данном дипломном проекте содержатся разные электроприемники. Для этих электроприемников по таблице показателей электронагрузок приемников энергии для соответствующей отрасли промышленности находят К_U и cosц по группам однотипных приемников.

Также в данном дипломном проекте предусмотрено электроснабжение механического цеха, относящееся к помещениям с повышенной опасностью, т.к. в нем имеется токопроводящая пыль и возможно прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания с одной стороны и к металлическим частям электрооборудования с другой.

По данным, приведенным в таблице, рассчитываем номинальный ток I по формуле:

,

Токарно-винторезный станок модели 16К20:

Выбор схемы электрического снабжения

При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:

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

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

3) ограничение токов КЗ предельными уровнями, определяемыми на перспективу;

4) снижение потерь электроэнергии.

Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным и смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электрической энергии применяются в тех случаях, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. Она могут быть двух- или одноступенчатыми. На больших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. При наличии потребителей первой и второй категории РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприемников второй категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей. При двухтрансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме линия — трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации, т.к. повреждение или ремонт одной линии отражается на работе только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением от 6 до 10 кВ применяются при линейном («упорядоченном») размещении подстанции на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приема могут быть приложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшую загрузку кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на РП. К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали при ее повреждении.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двухсторонним питанием.

Схемы с двойными магистралями применяются для питания ответственных и технологически слабо связанных между собой потребителей первого объекта. Установка разъединителей на входе и выходе линии магистрали не требуется.

Смешанные схемы питания, сочетающие принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Так, например, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распространение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится как по радиальным, так и по магистральным схемам.

Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Так, потребители первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго источника питания могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанций или подстанций, но также и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание с АВР.

В данном дипломном проекте применяем радиальную схему электроснабжения.

Эта схема электроснабжения обеспечивает высокую надежность питания отдельных потребителей электрической энергии, т.к. аварии локализуются от автоматического выключения поврежденной линии. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, что маловероятно вследствие достаточно надежной конструкции шкафов этих КТП. Радиальная схема применяется при наличии в цехе нескольких достаточно мощных потребителей не связанных единым технологическим процессом. Цеховая подстанция получаем энергию от энергосистемы на напряжение 10 кВ и понижает ее на напряжение 0,38 кВ, необходимое для питания цеховых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок будем производить по методу упорядоченных диаграмм, следовательно, электроприемники делим на группы с учетом К_u, cos ц, tg ц и номинальной мощности Р_н.

Группа 1.

Общее число электроприемников n=11.

Их суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену :

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

Коэффициент К_u группы определяется по формуле:

При m > 3 и К_u<0,2

n₁=5+3+2=10

Их суммарная Р_уст:

Найдем относительное Р наибольших по мощности электроприемников:

По величине Р_* и n_* определяется относительное эффективное число электроприемников:

Эффективное число электроприемников:

Исходя из величины К_u = 0,14 и n_э = 9,9 определяется К_m:

Расчетная активная мощность:

Найдем общую реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

Максимальная реактивная мощность:

Группа 2.

6Н82 — 1 шт. — 8 кВт

6Т80Ш — 5 шт. — 7 кВт

1К62 — 5 шт. — 10 кВт

Общее число электроприемников n=11.

Суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену :

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

Их суммарная Р_уст:

Найдем относительное число электроприемников наибольших по мощности:

Определим относительную мощность наибольшего по мощности электроприемника:

По величине n_* и Р_* определяем относительное эффективное число электроприемников:

Эффективное число электроприемников:

Исходя из величин К_u =0,14 и n_э =10,45 определим К_m:

Расчетная активная мощность:

Общая реактивная мощность за наиболее загруженную смену:

Максимальная реактивная мощность:

Полная максимальная мощность:

Группа 3.

Вентилятор — 2 шт. — 4 кВт

Доводочный — 2 шт. — 2,5 кВт

Шлифовальный — 2 шт. — 10 кВт

Расточной — 2 шт. — 3 кВт

Общее число электроприемников n=8.

Суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену :

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

Их суммарная Р_уст:

Найдем относительное число электроприемников наибольших по мощности:

Определим относительную мощность наибольшего по мощности электроприемника:

По величине n_* и Р_* определяем относительное эффективное число электроприемников:

Эффективное число электроприемников:

Исходя из величин К_u =0,12 и n_э =7 определим К_m:

Расчетная активная мощность:

Общая реактивная мощность за наиболее загруженную смену:

Максимальная реактивная мощность:

Полная максимальная мощность:

Группа 4.

Вентилятор — 1 шт. — 4 кВт

Настольно-сверлильный — 1 шт. — 2 кВт

Верт.-сверлильный — 3 шт. — 4 кВт

Заточной — 2 шт. — 3,5 кВт

Заточной — 1 шт. — 4 кВт

Общее число электроприемников n=8.

Суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену :

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

При m < 3 и К_u=0,2 n₁=1+1+3+2+1=8

Их суммарная Р_уст:

Найдем относительное число наибольших по мощности приемников:

Определим относительную мощность наибольших по мощности электроприемников:

По величине n_* и Р_* определим относительное эффективное число электроприемников:

Расчетная активная мощность:

Находим общую реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

Максимальная реактивная мощность:

Полная мощность:

Группа 5.

РТ-45 — 3 шт. — 12 кВт

МК 261 — 2 шт. — 14 кВт

6А 463 — 5 шт. — 8 кВт

6Р 82 — 1 шт. — 7,5 кВт

Общее число электроприемников n=11.

Суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену

:

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

При m < 3 и К_u=0,16 n₁=3+2+5+1=11

Их суммарная Р_уст:

Группа 6.

872М — 1 шт. — 2,5 кВт

6Р 82 — 5 шт. — 7,5 кВт

SV18R — 2 шт. — 8 кВт

МК 6032 — 3 шт. — 10 кВт

Общее число электроприемников n=11.

Суммарная установленная номинальная активная мощность:

Активная мощность за наиболее загруженную смену

:

Общая активная мощность за наиболее загруженную смену:

n₁=5+2+3=10

Группа 7.

Эл. кран — 50

Р=50

К_U=0,1

cos б=0,5

tg б=1,73

I_н=130

остовые краны, устанавливаемые в цехе в пролете, запитываются через троллейные линии. Поэтому нормальная работа крана во многом зависит от правильного выбора троллейных линий. Двигатель главного подъема — 30 кВт, двигатель тележки — 20 кВт, коэффициент использования крана — 0,1, продолжительность включения ПВ=40%, cos г=0,5, КПД ф=0,915.

Определяем установочную мощность крана:

Находим потребляемую краном мощность:

Находим расчетный ток крана по формуле:

,

где К_с — коэффициент спроса.

Вычисляем расчетную полную мощность и ток:

Расчет освещения

Производительность, безопасность и качество труда работающих, а также утомляемость зрения и нервной системы человека зависит от освещения.

Осветительной электроустановкой называется специальное электротехническое устройство, предназначенное для освещения территории, помещений, зданий.

В данном дипломном проекте норму освещенности выбираем из таблицы: Е=300 люкс, т.к. в помещении выполняется работа средней точности. Освещение помещения осуществляется лампами высокого давления ДРЛ. По сравнению с лампами накаливания ЛН они имеют ряд преимуществ: светоотдача больше в 4-5 раз; срок службы больше в 10-15 раз; спектр излучения больше приближается к привычному нам солнечному свету. Световой поток ламп необходимый для создания заданной освещенности в горизонтальной поверхности при общем равномерном освещении с учетом отражения света стенами и потолком определяем методом коэффициента использования.

Основная формула:

, где

F — световой поток каждой лампы;

E — минимальная освещенность;

S — площадь производственного помещения;

K_з — коэффициент запаса;

— коэффициент использования светового потока, отношение потока падающего на поверхность к суммарному потоку всех ламп;

z — отношение средней освещенности к минимальной.

Находим площадь помещения, умножив длину на ширину:

, где

а=60 м, b=40 м и высота подвеса n=8 м.

Чтобы определить мощность ламп и создать освещенность 300 люкс, находим индекс помещения:

Принимаем i=3, используя таблицу, находим коэффициент отражения стен, потолка и расчетной поверхности.

с_с=50%;

с_n=70%;

с_р=10%.

По таблице находится коэффициент использования з=78%. Учитывая, что световой поток, падающий на освещенную поверхность, распределяется неравномерно, в формулу вводят поправочный коэффициент z.

Выбираем лампы ДРЛ-700, их световой поток по таблице: Ф=25900 лм.

Коэффициент запаса по таблице равен К_з=1,5.

Используемое количество светильников находится по формуле:

Размещаем светильники в 10 рядов вдоль длинной стороны цеха. В каждом ряду устанавливаются по 6 светильников типа С3ДРЛ.

Лампы ДРЛ:

Р_Н=700 В;

Ф_Н=25900 лм;

Срок службы 10 тыс. часов;

Общая установленная мощность:

Расстояние между светильниками по ширине цеха 5 м, по длине цеха — 5,5 м.

Аварийное освещение

Аварийное освещение бывает двух видов:

1) для продолжения работы личного состава предприятия;

2) для эвакуации людей.

В этом дипломном проекте применяем преимущественно аварийное эвакуационное освещение. Аварийное эвакуационное освещение необходимо устанавливать в местах опасных для прохода на лестницах, в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при внезапном отключении рабочего освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования, а также в любых производственных помещениях с числом работающих более 50 человек.

Аварийное освещение, выполняемое, как правило, лампами накаливания, должно быть не менее 10% от основного. Запрещается выполнять аварийное освещение лампами ДРЛ и ДРИ, т.к. для них характерно длительное зажигание. Светильники аварийного освещения необходимо присоединить к независимому источнику питания.

Основное освещение пролетов составляет 300 лк, а аварийное освещение — не менее 10% от основного, т.е. Е_ав=30 лк.

Для ламп накаливания К_з=1,3.

Коэффициент отражения стен, потолка, расчетной поверхности:

с_с=50%;

с_n=70%;

с_р=10%;

Из таблицы з=0,74;

Поправочный коэффициент z=1,15.

Размещаем в цехе 20 светильников (5 рядов по 4 светильника).

Расчетный поток одной лампы:

По таблице для напряжения 220 В выбираем мощность лампы 500 Вт, световой поток которой Ф_л=8300, т.е. немного больше расчетного. Фактическая освещенность при выбранных лампах составит:

Отклонение от нормального значения освещенности составит всего 3 лк, значит, лампы выбраны правильно.

Суммарная мощность всех ламп аварийного освещения, установленных в цехе, составит:

Удельная мощность осветительной установки:

Расстояние между светильниками по длине цеха 12 м, по ширине цеха — 10 м.

От нормальной работы аварийного освещения зависит здоровье, а в некоторых случаях и жизнь людей. Вот почему этому виду освещения придается особенно большое значение. Правила требуют, чтобы аварийное освещение работало во время действия рабочего освещения или автоматически включалось при аварии основного освещения. Светильники аварийного освещения должны внешне отличаться от светильников рабочего освещения. Иногда их помечают отличительными знаками.

Расчет ведется по удалению от ОЩ рядов светильников.

Ток расщепителя: I_расщ ? I_max

Линия 1.

Принимаем номинальный ток теплового расщепителя автомата I_расщ=40А.

Выбираем автомат А3161: I_ном=50 А; I_расщ=40 А.

Сечение провода выбираем из условия I_пр > I_Н=40 А.

Принимаем провода сечением 4 мм², I_доп=42 А.

Проверяем отношение допустимого тока к току защитного аппарата:

;

— соотношение верно, значит сечение выбрано правильно.

При сечении кабеля 4 мм² потеря напряжения будет равна:

, где

c — табличное значение, с=46;

S — сечение провода;

l₁=9,3 м.

Линия 2.

Выбираем автомат А3161: I_ном=50 А; I_расщ=40 А.

Потери напряжения: l₂=15,9 м.

Линия 3.

l₃=22,5 м.

Линия 4.

l₄=29,1 м.

Линия 5.

l₅=35,7 м.

Линия 6.

l₆=42,3 м.

Определим ток питающей линии щита:

Р_уст=42 кВт

Ток расщепителя I_расщ > I_max=1,15?67=77,05.

Выбираем автомат АЕ2056: I_ном=100 А; I_расщ=100 А.

При защите линии автоматически выключается А3161.

Наибольшая потеря в линии 6: ?U=1,6%.

В этом случае потеря в питающем кабеле будет:

По располагаемой потере напряжения определяем сечение кабеля l=15м.

Выбор числа и мощности трансформаторов

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) изготавливаются разными заводами, начиная с подстанций мощностью 20 кВ?А и до 31500 кВ?А на первичные напряжения от 10 до 110-220 кВ и на вторичные — от 0,22 до 10 кВ.

КТП поставляются в виде блоков из указанных элементов, которые собираются на месте монтажа. Универсальные автоматы (АВ) КТП на напряжение 6-10/0,4-069 кВ доставляются в отдельных ящиках, а установочные автоматы (А2000) — смонтированы в шкафах. Шкафы вводов высокого напряжения в КТП наружной установки имеют пылебрызгозащищенное исполнение с необходимыми уплотнителями.

Наружная установка комплектных подстанций и распределительных устройств производится на спланированной площадке, на высоте от уровня планировки не менее чем 0,2 м. Под трансформаторами КТП предусматривается гравийная засыпка согласно ПУЭ. Предусматриваются необходимые пожарные пределы или подъезды, возможность удобной выкатки и транспортировки трансформаторов, свободный приток и отвод воздуха для охлаждения электрооборудования.

При выборе трансформаторной подстанции в первую очередь необходимо определить мощность цеха, которая находиться по формуле:

На данном предприятии преобладают электроприемники III-ей категории электроснабжения, но также имеются электроприемники, относящиеся ко II-ой категории. Значит, согласно ПУЭ питание участка будет осуществляться от трансформаторной подстанции, состоящей из двух независимых друг от друга трансформаторов.

По таблице выбираем комплектную трансформаторную подстанцию типа КТП 400/10/0,4 (мощность трансформатора 400 кВ?А, тип трансформатора ТМФ-400/10, напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ), состоящую из двух силовых трансформаторов, вводного устройства высокого напряжения и распределительного устройства низшего напряжения.

Из таблицы выбираем силовые трансформаторы типа:

ТМФ 400/10;

S_Н = 400 кВ·А;

ВН = 10 кВ;

НН = 0,4 кВ.

U_кз=5,5%

I_хх=7,5%

Выбор подстанций

На подстанциях в качестве основного электрооборудования используются:

1. Автоматический выключатель на стороне высшего напряжения;

2. Предохранители на стороне высшего напряжения;

3. Трансформатор;

4. Автоматический выключатель на стороне низшего напряжения.

В установках напряжением 6 — 10 кВ, особенно в распределительных пунктах, на цеховых подстанциях предприятий, в городских установках широко применяются выключатели нагрузки с небольшой дугогасительной камерой.

Выпускаемые отечественной промышленностью выключатели нагрузки ВНП-16 и ВНП-17 в сочетании с высоковольтными предохранителями типа ПК в известной мере заменяют силовой выключатель. Выключатели нагрузки выполняются на номинальный ток до 200 А, 10 кВ и 400 А, 6 кВ; они рассчитаны на сквозной ударный ток 30 А. В сетях промышленных предприятий ударные ТКЗ обычно превышают эти значения, однако в сочетании с предохранителем типа ПК выключатели нагрузки могут использоваться в сетях, т.к. такой предохранитель является токоограничивающим элементом.

Расчет тока короткого замыкания (ТКЗ)

При ненормальных режимах работы в сетях возникают короткие замыкания.

Коротким замыканием называется электрическое соединение частей электроустановки под напряжением, которое вызывается случайными или специальными действиям. В системе электроснабжения промышленных предприятий могут возникать КЗ, приводящие к резкому увеличению токов, поэтому все основное оборудование системы электроснабжения должно быть выбрано с учетом действия таких токов.

Различают следующие виды КЗ:

1) трехфазное симметричное КЗ;

2) двухфазное, две фазы соединяются между собой без соединения с землей;

3) однофазное, одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю;

4) двойное замыкание на землю, две фазы соединяются между собой и землей.

Основными причинами КЗ являются нарушение изоляции отдельных частей электроустановок, неправильные действия персонала и т.д. Замыкания нарушают электроснабжение потребителей, в том числе и неповрежденных потребителей, подключенных к поврежденным участкам сети вследствие понижения на них напряжения и нарушения работы энергосистемы, поэтому КЗ должны ликвидироваться устройствами защиты в возможно короткие сроки.

1) Найдем относительное сопротивление трансформатора:

,

2) Определим базисное напряжение:

U_б = 0,4

3) Базисный ток находится по формуле:

4) Ток КЗ определяется по формуле:

5) Мощность КЗ в точке К:

6) Ударный ток КЗ определяется:

Выбор питающего кабеля

Для питания КТП, пристроенной к цеху, выбираем кабель ВВГ. Кабель ВВГ — это кабель с медными жилами, изоляция и оболочка которого сделана из поливинилхлоридного пластика без защитного покрова.

Сечение кабеля выбираем по длительно допустимому току кабеля:

, где

Р_max — расчетная максимальная нагрузка, кВт;

U_нл — номинальное линейное напряжение, В;

cosг — коэффициент мощности нагрузки.

, где

К_с — коэффициент спроса, К_с=0,65 (по таблице).

Выбираем кабель АСГБ сечением 3×6. АСГБ 3×6 — кабель с тремя жилами сечением 6 мм² с бумажной пропитанной изоляцией; в процессе эксплуатации не подвергается растягивающим усилиям; кабель прокладывается на трассе с наличием и без наличия блуждающих токов.

Выбор силовых и осветительных щитов

В данном дипломном проекте содержатся разные электроприемники эл. энергии. При расчете все электроприемники были поделены на 7 групп. Выбираем для каждой группы свой силовой щит.

Для 1-ой группы выбираем силовой щит марки ПР11-7124-1Р2173 с 12-ю отходящими линиями и вводным автоматом марки А3134200/150А. Один автоматический выключатель является резервным.

Для 2-ой группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 с 12-ю отходящими линиями и вводным автоматом марки А3134200/150А. Один автоматический выключатель является резервным.

Для 3-ей группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 и вводный автомат марки АЕ-2056100/63А. Четыре автоматических выключателя являются резервными.

Для 4-ой группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 и вводный автомат марки АЕ-2056100/50А. Четыре автоматических выключателя являются резервными.

Для 5-ой группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 и вводный автомат марки А3134200/200А. Один автоматический выключатель является резервным.

Для 6-ой группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 и вводный автомат марки А3134200/150А. Один автоматический выключатель является резервным.

Для 7-ой группы выбираем силовой щит марки ПР24-7102-54 и вводный автомат марки А3713160/160А. Один автоматический выключатель является резервным.

Осветительные щиты выбираются с автоматами однополюсного исполнения, основное освещение: тип А3161, ОЩ: тип СУ9445-38, количество автоматов: 8 шт., аварийное освещение: тип АЕ-1031, АОЩ: тип СУ9445-46.

Для прокладки электрической сети используем кабель марки ВВГ. Кабель марки ВВГ — кабель с медными жилами, изоляция и оболочка которого сделана из поливинилхлоридного пластика без защитного покрова.

Прокладка кабеля к станкам выполняется в трубах, а к осветительным электроустановкам — на тросу.

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениям, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.

В данном дипломном проекте применяется скрытая электропроводка и проводка тросом.

Скрытой электропроводкой называется электропроводка, проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях), а также по перекрытиям в подготовке пола непосредственно под съемным полом и т.п.

При скрытой электропроводке применяются следующие способы прокладки кабелей: в трубах, гибких металлических рукавах, коробах, замкнутых каналах и пустотах строительных конструкций, в заштукатуренных бороздах, под штукатуркой, а также замоноличиванием в строительные конструкции при их изготовлении.

Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проводка или стальной канат, натянутые в воздухе, предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.

Выбор проводов и кабелей

Выбор и расчет низковольтной распределительной сети начнем с определения номинального тока по формуле:

По номинальному току электроприемников выбираем сечение кабеля, марку автоматического выключателя и ток теплового расщепителя.

Прокладку эл. сети осуществляем кабелем марки ВВГ. Кабель ВВГ — это кабель с медными жилами, изоляция и оболочка которого сделана из поливинилхлоридного пластика без защитного покрова.

Провода прокладываем под полом в трубах. Трубы используются для защиты от механических повреждений кабеля.

Кабели, подходящие к силовым щитам:

Компенсация реактивной мощности

Электрическая энергия, вырабатываемая на электростанциях и потребляемая различными электроприемниками, подразделяется на активную и реактивную. Активная энергия обеспечивает полезную работу электроприемников-электродвигателей, освещение и т.п. В них она превращается в механическую, световую и другие виды энергии. Реактивная же энергия никакой полезной работы не производит, а затрачивается в трансформаторах и других электротехнических устройствах.

Реактивная энергия переходит от источника к потребителю, а затем обратно к источнику.

В связи с этим увеличение реактивной энергии (мощности) приводит к недостаточному использованию установленной мощности электроприемников. При увеличении реактивной мощности с неизменной активной мощностью ток, проходящий по проводам, растет, что приводит к необходимости увеличить сечение проводов линии электропередач и расход металла на их изготовление.

Одним из распространенных способов компенсации реактивной мощности является установка конденсаторных батарей на подстанции.

Компенсирующие устройства предназначаются для поддержания нормального уровня напряжения в электрической сети для обеспечения хорошего электроснабжения.

Применение компенсирующих устройств снижает потери электроэнегии в линиях электропередачи и силовых трансформаторах.

Однако прежде чем применять специальные компенсирующие устройства, необходимо обеспечить условия для повышения коэффициента мощности непосредственно в токоприемниках без использования специальных компенсирующих устройств. Для этого следует:

— правильно выбрать электродвигатели по потребляемой мощности и типам;

— устранить холостой ход электродвигателей;

— обеспечить экономичный режим работы силовых трансформаторов, заключающийся в отключении их при работе на XX, а также в замене трансформаторов загруженных в среднем почти на 30% менее мощными трансформаторами.

Установку специальных компенсирующих устройств следует выполнять только после проведения указанных мероприятий по повышению коэффициента мощности токоприемников.

Расчет компенсации реактивной мощности начнем с определения количества конденсаторных батарей:

, где

Q — реактивная мощность.

n — количество конденсаторных батарей.

Выбираем конденсаторное устройство:

I_К — 0,38 — 144 УЗ

Находим остаточную мощность конденсаторных батарей:

, где

Q — реактивная мощность;

Q_М — максимальная реактивная мощность.

Определяем коэффициент мощности:

Значит, конденсаторная батарея выбрана правильно: I_К — 0,38 — 144 УЗ.

Релейная защита

Релейной защитой называются специальные защитные устройства, выполняемые при помощи реле и других аппаратов и предназначенные для отключения, выключения в установках напряжением выше 1000 В или автоматическим выключением в установках напряжением ниже 1000 В поврежденного элемента системы электроснабжения если данные повреждения представляют собой непосредственную опасность для этой системы или воздействующие на сигнализацию если опасность отсутствует.

Релейной защите предъявляют следующие основные требования:

1) избирательность (селективность) действия — способность релейной защиты отключать только поврежденный участок эл. цепи;

2) быстродействие — способность защиты отключать поврежденный участок эл. цепи за наименьшее возможное время;

3) надежность действия — правильная и безотказная работа релейной защиты при всех повреждениях и не нормальных режимах работы элементов, которая обеспечивает применение наименьшего числа устройств с наиболее простыми схемами наименьшим количеством релейных цепей и контактов;

4) чувствительность — это способность защиты отключать участки эл. цепи, которые она защищает в самом начале их повреждения.

В нашем дипломном проекте предусмотрена максимально токовая защита и релейная защита от К.З.

Выбор оборудования трансформаторной подстанции

Выбираем трансформаторы тока марки ТПЛ-10 на напряжение 10 кВ, номинальный ток первичной обмотки 100 А. коэффициент трансформации К_т=100/5=20.

Рассчитываем ток срабатывания реле по формуле:

, где

К_н — коэффициент надежности отстройки (=1,4);

К_сх — коэффициент схемы включения реле (=1);

К_в — коэффициент возврата реле (=0,8);

К_т — коэффициент трансформации (=20).

Выбираем реле типа РТ-80/5 прямого действия с выдержкой времени 0,63 с и с установкой на ток срабатывания 5 А.

Для релейной защиты от К.З., т.е. для реле токовой отсечки выбираем трансформаторы марки ТПЛ-10 с током первичной обмотки 400 А. Коэффициент трансформации К_т =80.

Рассчитываем ток срабатывания токовой отсечки по формуле:

, где

К_н=(1,4);

К_сх=(1);

I_КЗ=(16850 А)

Выбираем реле типа РТВ прямого действия с выдержкой времени 0,6 с, с установкой тока вторичной обмотки 300 А.

Использование токовой отсечки дает возможность ускорить отключение поврежденной и снизить выдержки времени максимально-токовой отсечки.

Расчет заземления

Прикосновение человека к частям электроустановки находящимся под напряжением вызываем электрический удар, нарушение сердечной деятельности, приводящее к смертельному исходу, ожоги наружных и внутренних органов.

Различают три вида заземлений: защитное, рабочее и грозозащитное.

Заземление — преднамеренное соединение частей электроустановки с землей с помощью заземляющего устройства состоящего их заземлителя и заземляющих защитных проводников.

Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в грунте, и заземление защитными проводниками, металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.

Заземляться должны все металлические части электрооборудования, не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под ним при повреждении изоляции.

Различают естественные и искусственные заземлители. Естественными заземлителями являются находящиеся в земле металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, трубопроводы и свинцовые оболочки кабелей.

Искусственные заземлители обычно выполняются из электродов, соединенных на глубине 0,5ч0,7 м посредством сварки стальной полосой.

Определим сопротивление заземляющего устройства по формуле:

, где

U₃ — напряжение замыкания (=125 В), т.к. заземляющее устройство применяется в установках напряжением до 1000 В;

I₃ = 20 А — ток замыкания на землю для нашего цеха, нашли по формуле:

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухозаземляющей нейтралью должно быть не более 4 Ом.

Принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении 4 Ом.

Расчетное удельное сопротивление грунта:

, где

с_изм — измеренное удельное сопротивление грунта (=300 Ом?м);

ц — коэффициент повышения сопротивления грунта (=1,5) при влажности грунта 10-20%.

В качестве заземлителей выбираем прутковые электроды диаметром 12 мм, длиной l=5 м, сопротивление одиночного пруткового электрода:

Принимаем размещение прутковых заземлителей по контуру с расстоянием между ними а = 6 м.

Общее число заземлителей:

,где

з — коэффициент экранирования (з = 0,78 при а / l ? 1,2 > 1 (6 / 5) = 1,2 > 1);

R₃ — сопротивление 4 Ом по нормам;

Устанавливаем 33 заземлителя по контуру помещения цеха и соединяем их между собой стальной полосой размером 40*4 мм на глубине 0,7 м.

Величина сопротивления заземляющего устройства без учета протяжного заземлителя:

Так как данное сопротивление меньше предельной величины 4 Ом, то число заземлителей n = 33 выбрано правильно, и учитывать сопротивление протяженного заземлителя нет необходимости.

Экономическая часть

Данное помещение — электротехнический цех производственного участка обслуживают электромонтеры 4-6 разряда с большим и средним стажем работы.

Обслуживание станков и крана осуществляется шестью людьми: 3 человека 5-ого разряда и 3 человека 6-ого разряда. Освещение обслуживают 2 человека 4-ого разряда.

Тарифные ставки следующие:

4 разряд — 2235 р.;

5 разряд — 2465 р.;

6 разряд — 2715 р.

Рассчитываем основную зарплату рабочего по формуле:

Осн. з.п. = Тариф + премия 20% + зональные 20%

Для 4 разряда:

Премия = Тариф * 20% = 447 р.

Зональные = Тариф * 20% = 447 р.

Осн. з.п. = 2235 + 447 + 447 = 3129 р.

Для 5 разряда:

Премия = Тариф * 20% = 493 р.

Зональные = Тариф * 20% = 493 р.

Осн. з.п. = 2465 + 493 + 493 = 3451 р.

Для 6 разряда:

Премия = Тариф * 20% = 543 р.

Зональные = Тариф * 20% = 543 р.

Осн. з.п. = 2715 + 543 + 543 = 3801 р.

Рассчитаем дополнительную зарплату рабочего, составляющую 18% от суммы основной зарплаты и полную зарплату:

Для 4 разряда:

Доп. з.п. = Осн. з.п. * 18% = 3129 * 18% = 563,2 р.

Полная з.п. = Осн. з.п. + Доп. з.п. = 3129 + 563,2 = 3692,2 р.

Для 5 разряда:

Доп. з.п. = Осн. з.п. * 18% = 3451 * 18% = 621,2 р.

Полная з.п. = Осн. з.п. + Доп. з.п. = 3451 + 621,2 = 4072,2 р.

Для 6 разряда:

Доп. з.п. = Осн. з.п. * 18% = 3801 * 18% = 684,2 р.

Полная з.п. = Осн. з.п. + Доп. з.п. = 3801 + 684,2 = 4485,2 р.

Рассчитаем отчисление на социальное страхование, которое составляет 35,9% от суммы основной и дополнительной зарплаты:

Для 4 разряда:

3692,2 * 35,9% = 1325,5 р.

Для 5 разряда:

4072,2 * 35,9% = 1461,9 р.

Для 6 разряда:

4485,2 * 35,9% = 1610,2 р.

Определим общую сумму на социальное страхование:

Для 4 разряда:

2 * 1325,5 = 2651 р.

Для 5 разряда:

3 * 1461,9 = 4385,7 р.

Для 6 разряда:

3 * 1610,2 = 4830,6 р.

Общая сумма равна:

2651 + 4385,7 + 4830,6 = 11867,3 р.

Далее определим сумму цеховых расходов, составляющую 210% от суммы основной зарплаты:

Для 4 разряда:

3129 * 210% = 6570,9 р.

2 * 6570,9 = 13141,8 р.

Для 5 разряда:

3451 * 210% = 7247,1 р.

3 * 7247,1 = 21741,3 р.

Для 6 разряда:

3801 * 210% = 7982,1 р.

3 * 7982,1 = 23946,3 р.

Общая сумма цеховых расходов составит:

13141,8 + 21741,3 + 23946,3 = 58829,4 р.

Определим общую сумму зарплат рабочих:

Для 4 разряда:

3692,2 * 2 = 7384,4 р.

Для 5 разряда:

4072,2 * 3 = 12216,6 р.

Для 6 разряда:

4485,2 * 3 = 13455,6 р.

Общая сумма равна:

7384,4 + 12216,6 + 13455,6 = 33056,6

Определим сумму заводских расходов, составляющую 60% от суммы основной зарплаты:

Для 4 разряда:

3129 * 60% = 1877,4 р.

2 * 1877,4 = 3754,8 р.

Для 5 разряда:

3451 * 60% = 2070,6 р.

3 * 2070,6 = 6211,8 р.

Для 6 разряда:

3801 * 60% = 2280,6 р.

3 * 2280,6 = 6841,8 р.

Общая сумма равна:

3754,8 + 6211,8 + 6841,8 = 16808,4 р.

Организация труда и техника безопасности

Охрана труда — это система законодательных актов социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Охрана труда условно делится на две основные части:

1) Техника безопасности — это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействия опасных производственных факторов на работающих.

2) Производственная санитария — это система организационных мероприятий и тех. средств, предотвращающих или уменьшающих влияние вредных производственных факторов. К производственной санитарии относятся также гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия.

Организационные мероприятия направлены на то, чтобы предусмотреть возможные действия работников в той или иной ситуации.

Технические мероприятия (например, устройство ограждения) влияют на объективные факторы и защищают людей от опасности и вредности.

Главные законодательные акты собраны в кодексе законов о труде РФ. Так непосредственно на администрацию возлагается обеспечение здоровых и безопасных условий труда.

По характеру и времени инструктаж по ТБ подразделяется на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и текущий.

1. Присваивается электрикам вновь принятым на работу, но еще не прошедшим проверку знаний по правилам ТБ и производственным инструкциям.

2. Группа №2 может быть присвоена электротехническому персоналу, имеющему стаж работы в данном цехе не менее 1 месяца и минимум электротехнических знаний, а также отчетливо представляющему опасность поражения электрическим током и знающему основные меры предосторожности при эксплуатации электроустановок.

3. Группа №3 может быть присвоена электромонтерам со средним образованием с общим стажем не менее 3 месяцев и проработавшим 2 из них, имея группу №2. Помимо электротехнических знаний и отчетливого представления об опасности поражения электрическим током, необходимо знать меры предосторожности и действия по оказанию первой помощи. Работники этой группы должны знать те разделы ПТЭ и ПТБ, которые относятся к их обязанностям, кроме того, они должны уметь вести надзор за безопасностью ведения работ в электроустановках.

4. Для получения группы №4 необходимо иметь среднее образование и стаж работы не менее 3 месяцев, а закончившим ПТУ не менее 2 месяцев к преведущей группе. Надо знать ПТЭ и ПТБ и уметь свободно разбираться во всех элементах данной электроустановки, а также уметь организовывать ведение работ в электроустановках.

5. Группа №5 присваивается мастерам, техникам. Допуск к самостоятельной работе и стажировке обязательно оформляется распоряжение по цеху.

Требования правил пожарной безопасности

Противопожарные профилактические мероприятия производятся в целях уменьшения возможности возникновения и распространения пожаров в случае применения противником ядерного оружия и зажигательных средств.

Порядок проведения всех пожарно-профилактических мероприятий определяется специальными инструкциями, положениями органов пожарной охраны МВД, которые и контролируют их выполнение.

Все пожарно-профилактические мероприятия, проводимые как в мирное, так и в военное время можно подразделить на две группы:

В одну из них входят мероприятия, имеющие цель предотвратить или затруднить возникновение очагов пожаров.

К другой группе относятся мероприятия, которые должны обеспечить быстрейшую ликвидацию уже возникших загораний и пожаров и усиленную эвакуацию людей и имущества из горящих помещений.

К ним относятся:

планировка территорий промышленных объектов;

устройство противопожарных разрывов;

применение при строительстве огнестойких преград.

Успех борьбы с огнем и быстрейшая эвакуация людей, имущества из горящих помещений зависит от состояния проходов, коридоров и т.д.

Для успешного и быстрого тушения пожаров, возникших от загорания и возгорания кроме указанных средств пожаротушения в каждом помещении должно быть необходимое оборудование: надежные лестницы, инструменты (ломы, багры, топоры, лопаты), огнетушители, внутренние пожарные краны с рукавами.

К стихийным бедствиям относятся: землетрясения, наводнения, ураганы, а также оползни, снежные заносы, лавины и другие явления природы, возникающие, как правило, внезапно. Они нарушают нормальную

жизнедеятельность людей, иногда приводят к их гибели, разрушают и уничтожают материальные ценности.

Об угрозе возникновения стихийных бедствий население оповещается по сетям проводного вещания, а также через местные радиовещательные станции и через печать, если позволяет время. В информации указывается характер предполагаемого бедствия, его масштабы, время возникновения и возможные последствия, а также даются рекомендации о том, что необходимо делать до и во время стихийного бедствия.

Охрана окружающей среды

Одна из главных причин роста угрозы экологического кризиса заключена в возрастании масштабов производственной деятельности человека. Поэтому человеку нужно стремиться создать экологически чистые производства. Речь идет о переходе к малоотходным и безотходным технологиям.

При размещении предприятий, сооружений и иных объектов должно быть обеспечено выполнение требований по охране окружающей природной среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, учету ближайших и отдаленных экологических, экономических, демографических, нравственных последствий деятельности указанных объектов при приоритете охраны здоровья человека и благосостояния населения.

Складирование и захоронение отходов производится в местах, определяемых решением органов местного самоуправления по согласованию со специально уполномоченными на то государственными органами РФ в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора.

Запрещается сброс отходов и канализационных стоков в водоемы общего пользования, подземные водоносные горизонты.

Нарушение правил по охране окружающей среды ведет к ограничению, приостановлению либо к прекращению деятельности предприятий и иных объектов по предписанию специально уполномоченных на то государственных органов.

Литература

1) Зевин М.Б., Парини Е.П.; Справочник. Изд. 4-е; М; 1990 (с. 46)

2) Комаров Д.Т.; Справочник; М; 1982 (с. 7, 131-137, 151)

3) Алиев И.И.; Справочник; Изд. 2-е; М; 2000 (с. 82-87, 145-149, 156, 161, 168-171)

4) Цигельман И.Е. «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий»; Изд. 2-е; М; 1982 (с. 69, 85-87, 121-123, 167, 182, 196-201, 220, 222-228, 254-266, 274-286, 323, 325, 328-334, 352)

5) Крюков В.И.; Обслуживание и ремонт электрооборудования подстанций и РУ; М; 1983 (с. 8-15, 162-167)

6) Евдокимов Ф.Е.; Общая электротехника; Изд. 2-е; М; 1990 (с. 313-324)

7) Майорец А.И.; Правила технической эксплуатации электростанций и сетей; Изд. 14-е; М; 1989 (с. 37-45)

8) ПУЭ; Изд. 6-е; М; 1998 (с. 132-140)