При эксплуатации сетей и установок в них возможны повреждения различных видов. Повреждаемость их вызывается старением изоляции, дефектами заводского изготовления, попаданием влаги, коммутационными перенапряжениями, некачественными ремонтами, неправильным обслуживанием.
Характер повреждения и последствия различны. Для уменьшения размеров повреждений и обеспечения скорейшего восстановления нормального режима работы ЭП предусматриваются различные виды защиты.
Для проверки выбранных защит будут нужны расчеты однофазных и многофазных токов коротких замыканий (кз).
Расчёт токов многофазных коротких замыканий
При расчете токов кз в сетях до 1000 В необходимо учитывать активное и индуктивное сопротивления короткозамкнутой сети. Сопротивление системы до вводов трансформаторов можно не учитывать и считать, что питание силовых трансформаторов осуществляется от ИБМ и периодическая составляющая тока кз практически не изменяется во времени и остается постоянной до момента его отключения (I’’= I¥).
и 
- суммарные активные и реактивные сопротивления прямой последовательности цепи кз.
номинальное линейное напряжение сети до 1000 В.
Если отсутствуют данные о переходных сопротивлениях контактных соединений, можно применять:
распределительные щиты на подстанциях - 15мОм;
на шинах ШП и промежуточных распределительных щитов - 20мОм;
на промежуточных распределительных щитов - 20мОм.
Сопротивление внешней питающей сети до понижающего трансформатора учитывается только индуктивное и приведенное к ступени НН:
действительное сопротивление внешней питающей сети.
По трехфазному току кз определяют кз
; 
Ударный ток кз:
Ударный коэффициент принимается:
равным 1,3 при кз на распределительных щитах, питающихся непосредственно от трансформаторов;
равным 1,0 при более удаленных точках кз.
Сопротивления кабельных линий сведены в таблицу 9.1.1
Таблица 9.1.1
Сопротивления кабельных линий.
| Наименование линий | Длинна, м | 
| 
|  , мОм
|
 , мОм
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 9ПР-10 | 25 | 1,98 | 0,07 | 49,5 | 1,7 |
| 9ПР-ЭП13 | 15 | 5,26 | 0,09 | 78,9 | 1,35 |
| ШМА-ШП2 | 25 | 0,34 | 0,057 | 8,5 | 1,43 |
| ШМА-ШП3 | 25 | 0,34 | 0,057 | 8,5 | 1,43 |
| ШП2-2ПР | 25 | 1,98 | 0,07 | 49,5 | 1,43 |
| 2ПР-19 (1) | 20 | 6,41 | 0,087 | 128,2 | 1,74 |
| 19 (1) - 19 (2) | 5 | 6,41 | 0,087 | 32,03 | 0,44 |
| 2ПР-19 | 8 | 6,41 | 0,087 | 5,28 | 0,69 |
| ШП3-3РП | 8 | 1,98 | 0,07 | 15,86 | 0,56 |
| 3ПР-В22 | 15 | 5,26 | 0,09 | 52,6 | 0,9 |
| 3ПР-В24 | 18 | 5,26 | 0,09 | 68,38 | 1,17 |
| ШР3-9 (1) | 20 | 5,26 | 0,09 | 105,2 | 1,8 |
| 9 (1) - 9 (2) | 8 | 5,26 | 0,09 | 42,08 | 0,72 |
| ШП3-2 | 5 | 5,26 | 0,09 | 26,3 | 0,45 |
| ШМА-9ПР | 10 | 0,34 | 0,057 | 3,4 | 0,57 |
Сопротивления шинопроводов сведены в таблицу 9.1.2.
Таблица 9.1.2
Сопротивления шинопроводов.
| Наим. ШП | Что присоед. | На каком расстоянии, м | 
| 
| 
мОм
| 
мОм
|
| ШМА | 9ПР | 2 | 0,031 | 0,017 | 0,061 | 0,034 |
|
| ШП3 | 20 | 0,031 | 0,017 | 0,61 | 0,034 |
| ШП2 | 20 | 0,031 | 0,017 | 0,61 | 0,34 | |
| ШП2 | 2ПР | 108 | 0,15 | 0,17 | 18,36 | 52,92 |
| ШП3 | 3ПР | 6 | 0,15 | 0,17 | 1,02 | 2,94 |
|
| ЭП9 | 90 | 0,15 | 0,17 | 13,5 | 15,3 |
| ЭП2 | 51 | 0,15 | 0,17 | 7,65 | 8,67 |
Расчет трехфазных, двухфазных и ударных токов кз сведен в таблицу 9.1.3.
Таблица 9.1.3. Ударные токи КЗ. 
   Точка
кз
| , мОм | , мОм | , А | , А | , А |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 18,1 | 3,6 | 12112,44 | 10537,82 | 22202,1 |
| 2 | 36,56 | 4, 204 | 6074,02 | 5284,4 | 7451,0 |
| 3 | 106 | 5,95 | 2104,27 | 1830,71 | 2967,02 |
| 4 | 135,46 | 5,55 | 1648,79 | 1434,45 | 2324,8 |
| 5 | 50,1 | 6,46 | 4425,03 | 3849,78 | 6239,3 |
| 6 | 86,3 | 24,82 | 2489,24 | 2165,64 | 3509,8 |
| 7 | 234,5 | 25,56 | 947,16 | 824,03 | 1326,03 |
| 8 | 266,55 | 2,18 | 838,57 | 729,56 | 1174,0 |
| 9 | 157,58 | 25,51 | 1400,28 | 1218,25 | 1974,39 |
| 10 | 41,6 | 5,03 | 5334,45 | 4640,97 | 7521,57 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 11 | 85,62 | 22,13 | 2527,65 | 2199,05 | 3563,99 |
| 12 | 127,7 | 22,85 | 1724,72 | 1500,51 | 2414,6 |
| 13 | 95,5 | 14,15 | 2315,34 | 2014,35 | 3264,64 |
| 14 | 78,34 | 6,61 | 2843,22 | 2473,60 | 3980,51 |
| 15 | 150,94 | 7,51 | 1479,09 | 1286,80 | 2085,51 |
| 16 | 166,72 | 7,78 | 1339,29 | 1165,18 | 1888,39 |
Расчет токов однофазных кз.
Согласно ПЭУ однофазный ток кз можно рассчитать по формуле:
- сопротивление петли фаза - нуль
полное сопротивление трансформатора.
Для комплектных шинопроводов вместо сопротивлений обратной последовательности задается сопротивление петли фаза-нуль, включающее сопротивление шинопровода и сопротивления аппаратов и переходных контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора.
Сопротивление трансформатора зависит от сопротивления обмоток.
Для электропроводок, выполненных 3-х или 4-х проводной линией проводами в трубах или кабелями в алюминиевой оболочке, зависит от способа прокладки.
Сопротивления кабельных линий приведены в таблице 9.2.1., шинопроводов - 9.2.2.
Таблица 9.2.1
Сопротивления кабельных линий.
  Наименование кабельной линии
| Длинна, м | , мОм | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 9ПР-10 | 25 | 3,08 | 77 |
| 9ПР-13 | 15 | 7,49 | 112,35 |
| ШМА-ШП2 | 25 | 0,69 | 17,25 |
| ШМА-ШП3 | 25 | 0,69 | 17,25 |
| ШП2-2ПР | 25 | 3,08 | 77 |
| 2ПР-19 (1) | 20 | 17,8 | 356 |
| 19 (1) - 19 (2) | 5 | 17,8 | 89 |
| 2ПР-19 | 8 | 17,8 | 142,4 |
| ШП3-3ПР | 8 | 3,08 | 24,64 |
| 3ПР-В22 | 10 | 7,49 | 74,9 |
| 3ПР-В22 | 5 | 17,8 | 89 |
| 3ПР-В24 | 13 | 7,49 | 97,37 |
| 3ПР-В24 | 5 | 17,8 | 89 |
| ШП3-19 (1) | 20 | 11,3 | 226 |
| 9 (1) - 9 (2) | 8 | 11,3 | 90,4 |
| ШП2-2 | 5 | 7,49 | 37,45 |
| ШМА-9ПР | 10 | 1,5 | 15 |
Таблица 9.2.2
Сопротивления шинопроводов.
| Наименование ШП
| Что присоединяется | На каком расстоянии | , мОм | |
| ШМА | 9ПР | 2 | 0,123 | 0,246 |
|
| ШП3 | 20 | 0,123 | 2,46 |
| ШП2 | 20 | 0,123 | 2,46 | |
| ШП2 | 2ПР | 108 | 0,49 | 52,92 |
| ШП3 | 3ПР | 6 | 0,49 | 2,94 |
|
| ЭП9 | 90 | 0,49 | 44,1 |
| ЭП2 | 51 | 0,49 | 24,99 |
Данные и расчет однофазных токов кз приведены в таблице 9.2.3
Таблица 9.2.3
Расчет однофазных токов КЗ.
| Точка кз | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
  мОм
| 40 | 55,2 | 132,3 | 167,6 | 59,71 | 189,6 | 545,6 | 350,1 |
| , А | 5500 | 3982,2 | 1664 | 1313 | 3684 | 1160,2 | 403,2 | 628,4 |
| Точка кз | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| мОм
| 332,0 | 59,71 | 329,81 | 420,21 | 367,26 | 87,29 | 176,3 | 176,3 |
| , А | 662,6 | 3684 | 667,1 | 523,6 | 599 | 2520,3 | 1248,2 | 1248 |
Защита сетей и ЭП
Все линии силовой сети, отдельные разветвленные участки, ответвления и ЭП должны иметь защиту от коротких замыканий.
Аппараты защиты необходимо устанавливать:
на вводах от ТП;
на отходящих от щитов линиях;
в местах ответвления от питающей магистрали к защитам (или ввод в щитах);
в местах, где сечение проводников уменьшается, или где это необходимо для соблюдения селективности.
В случае необходимости разрешается относить аппараты защиты от начала питающей линии по направлению ответвления. Для ответвлений, выполненных проводниками в трубах или с негорючей оболочкой, прокладываемых в труднодоступных местах, длина незащищенного участка может быть до 30 метров.
В качестве защитных аппаратов применяются предохранители или автоматические выключатели.
В тех случаях, когда по условиям технологического прогресса или по режиму работы сети возможны длительные перегрузки проводов (кабелей) требуется также защита от перегрузки.
В качестве аппаратов защиты от перегрузки используются магнитные пускатели с тепловым реле и автоматы с тепловыми расцепителями.
Сочетание различных аппаратов (вышестоящего и нижестоящего) определяется условием селективности зашиты.
Вопрос о возможности осуществления избирательности защиты решается в каждом конкретном случае вероятностными характеристиками автоматов и предохранителей с использованием карты селективности. В логарифмическом масштабе строятся защитные характеристики аппаратов всех ступеней, наносятся I расч. max и токи кз и определяется время срабатывания каждого аппарата.
Селективное отключение возможно, если:
- время отключения вышестоящей ступени зашиты, 
- нижестоящей.
Соотношения между 
и 
для различных аппаратов различны.
Выбор плавких вставок предохранителей при защите от коротких замыканий.
Номинальные токи должны быть равны или несколько больше длительно допустимых токов защищаемых проводов.
Плавкая вставка должна надежно выдерживать кратковременные пики тока, вызываемые пусками ЭП и другими эксплуатационными режимами сети.
Ответвления к ЭП, не имеющим 
:
, 
номинальный ток ЭП. Ответвления к ЭД. 
, 
пусковой ток.
a=2,5 для легких условий пуска.
a=2 для тяжелых условий пуска.
При нескольких подключенных к линии ЭД или линии, питающей смешанную нагрузку
- максимальный расчетный ток в линии от ЭП
- коэффициент использования
- номинальный ток ЭД с наибольшим пусковым током
- наибольший пусковой ток из ЭД, входящих в группу.
По расчетным значениям выбирают плавкую вставку согласно шкале стандартизированных значений номинальных токов плавких вставок и тип предохранителя.
ПЭУ нормирует соотношение между допустимыми токами проводов и токами плавких вставок:
кратность допустимого тока проводника по отношению к току плавкой вставки.
Для обеспечения минимального времени отключения однофазного тока кз необходимо проверить выполнение условия:
m=3 для помещений с нормальной окружающей средой, m=4 - для взрывоопасных помещений. 
Условие является условием для выбора предохранителя для защиты от перегрузки. Выбор автоматов при защите от коротких замыканий.
1.
2.
Номинальные токи распределителей выбираются в зависимости от типа автомата и наличия тепловых или комбинированных расцепителей.
Номинальные токи тепловых расцепителей для ответвлений и линий:
,
для одиночного ЭП;
расчетный ток линии, питающий группу ЭП.
Для автоматов с комбинированным расцепителем обязательна проверка невозможности срабатывания электромагнитных расцепителей от.
- ток отсечки расцепителя,
пиковый ток линии или пусковой ток ЭП
Необходима проверка условий:
- защита от перегрузок
m=3 для помещения с нормальной окружающей средой; m=6 - со взрывоопасной.
1. Определяем и выбираем типы предохранителей
А
Принимаем НПН - 60 А.
Для ЭП, запитанных по цепочке
А
Учитываем два условия:
А
А
Выбираем ПНП - 60 А.
Выбор остальных предохранителей сведен в таблицу 9.3.1
Таблица 9.3.1
Выбор предохранителей. 
 Ответвления к ЭП №
| , А | Тип предохранителя | , А |
| 19 | 8,8 | НПН - 60 | 10 |
| 19 (1) - 19 (2) | 10,3 | 10 | |
| 10 | 132 | ПН2 - 250 | 150 |
| 13 | 48 | ПН2 - 100 | 50 |
| В22 | 30,8 | 40 | |
| В24 | 3,4 | НПН - 60 | 10 |
Определим типы автоматов и их номинальные токи для ЭП.
Токи расцепителей выбирают больше номинальных токов ЭП.
Таблица 9.3.2
Автоматические выключатели.
 Ответвления к ЭП №
| , А | Тип АВ |  , А
|
| 9 | 18+18 | АЕ 2056 | 40 |
| 2 | 129,8 | А 3716 | 125 |
Устанавливаем невозможность срабатывания АВ при пуске ЭД.
А
А
А
А
Определяем токи в питающих линиях к распределительным пунктам и шинопроводов.
Таблица 9.3.3. Токи в питающих линиях.
| Ответв. к | 2ПР | 3ПР | 9ПР | ШП2 | ШП3 | ШМА - 1 | ШМА - 2 |
 , А
| 11,39 | 51,36 | 70,36 | 320 | 340 | 467,7 | 409,8 |
Пиковый ток линии определяется при пуске наиболее мощного ЭП:
2ПР: 
А
3ПР: 
А
9ПР: 
А
ШП2: 
А
ШП3: 
А
Таблица 9.3.4. Ток расцепителя АВ.
  Ответвл. к
| , А | , А | , А | Тип АВ | А | А |
| 2ПР | 11,39 | 154 | 20 | АЕ2055 | 100 | 240 |
| 3ПР | 29,9 | 160,3 | 31,5 | АЕ2055 | 100 | 378 |
Условие выполняется: 
2ПР: 240>154×1,25=192,5 А
3ПР: 378>160×1,25=200 А
Таблица 9.3.5
Выбор предохранителей.
 Ответвл.
к
| , А | , А | Тип П | , А | , А |
| 9ПР | 350 | 140 | ПН2 - 400 | 200 | 400 |
| 3ПР | 160 | 64 | ПН2 - 250 | 200 | 250 |
| 2ПР | 154 | 61,1 | 200 | 250 | |
| ШП2 | 803 | 321 | ПН2 - 600 | 400 | 600 |
| ШП3 | 1094 | 438 | 500 | 600 |
Рассчитанное будет удобно свести в таблицу.
Будет проверено условие 
Таблица 9.3.6.
Проверка по току.
| Ответвл. к |  , А
| Тип аппар. | 
|  
| 
| 
|
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| ЭП10 | 55 | ПН2-250 | 150 | 0,33 | 49,5 | 90 | |
| ЭП13 | 20 | ПН2-100 | 50 | 0,33 | 16,5 | 38 | |
| ЭП19 (1-2) | 7,4 | НПН -60 | 10 | 0,33 | 3,3 | 29 | |
| ЭП19 | 3,7 | 10 | 0,33 | 3,3 | 29 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| В22 | 11 | ПН-100 | 40 | 1 | 40 | 38 | |
| В24 | 1,2 | НПН-60 | 10 | 1 | 10 | 38 | |
| ЭП9 (1-2) | 18,2 | АЕ2056 | 40 | 480 | 0,22 | 8,8 | 38 |
| ЭП2 | 129,8 | А3716 | 125 | 1500 | 0,33 | 41,25 | 210 |
| 2ПР | 11,39 | АЕ2055 | 20 | 240 | 0,22 | 4,4 | 90 |
| 3ПР | 29,9 | 31,5 | 378 | 0,22 | 6,93 | 90 | |
| 2ПР | 154 | ПН2-250 | 200 | 0,33 | 66 | 90 | |
| 3ПР | 160 | 200 | 0,33 | 66 | 90 | ||
| 9ПР | 350 | ПН2-400 | 200 | 1 | 200 | 255 | |
| ШП2 | 803 | ПН2-600 | 400 | 0,33 | 132 | 510 | |
| ШП3 | 1094 | 500 | 0,33 | 165 | 510 |
Проверка по условиям:
Таблица 9.3.7.
| Ответвл. к |  , А
|  , А
|  , А
|  , А
|  , А
|
| 2ПР | 2165,64 | 240 | 360 | 1160,2 | 300 |
| ЭП9 | 2199,05 | 480 | 720 | 667,1 | 600 |
| ЭП2 | 2014,35 | 1500 | 2050 | 599 | 180,0 |
| 3ПР | 2473,60 | 378 | 567 | 2520,3 | 472,5 |
Чувствительность защиты участков сети к не проверяем, так как их протяженность небольшая и токи достаточны для обеспечения нужной чувствительности.
Необходимо проверить чувствительность предохранителей:
Таблица 9.3.8.
Проверка чувствительности.
 Ответвления к
| , А |  , А
|  , А
|
| ЭП10 | 1663,57 | 150 | 450 |
| ЭП13 | 1313,04 | 50 | 200 |
| 2ПР | 1160,15 | 200 | 600 |
| ЭП19 (1-2) | 403,2 | 10 | 30 |
| ЭП19 | 628,36 | 10 | 30 |
| 3ПР | 2520,33 | 200 | 600 |
| В22 | 1248,16 | 40 | 120 |
| В24 | 1247,94 | 10 | 30 |
| 9ПР | 3982,2 | 200 | 600 |
| ШП2 | 3684,47 | 400 | 1200 |
| ШП3 | 3684,47 | 500 | 1500 |
Магнитные пускатели предназначены для управления (пуска, остановки) АД мощностью до 75 кВт, а также для защиты их от перегрузок.
Номинальный ток теплового реле выбирается по номинальному току ЭП: 
Выбор магнитных пускателей приведен в таблице 9.3.9.
Таблица 9.3.9.
| Ответвл. к | , А | типы |
в пускателе | |
| пускателя | тепл. реле | |||
| В22 | 11 | ПМЕ-222 | ТРН-25 | 12,5 |
| В24 | 1,2 | ПМЕ-122 | ТРН-10 | 12,5 |
| 3ПР | 72,6 | ПАЕ-421 | ||
Выберем автомат, защищающий линию, питающую ШМА.
А
А
Принимаем АВМ-4Н
12×200>1,25×1494
, 770>0,33×200
10537,82>1,5×2400=3600 А
5500>1,25×2400
Аналогично выбирается секционный автомат АВМ-10Н по номинальному току шин (расчетному).
Заключение
В данном дипломном проекте было рассмотрено электроснабжение завода механоконструкций, а именно, были рассчитаны электрические нагрузки завода и его освещение, выбраны схемы его внешнего и внутреннего электроснабжения. Также был проведен расчет электроснабжения инструментально-механического цеха.
В результате расчета была определена расчетная нагрузка, осветительная нагрузка и суммарная расчетная нагрузка завода Sр=49661.3 кВА.
В результате расчета внутреннего электроснабжения завода были выбраны мощности цеховых трансформаторных подстанций и схема распределительных сетей завода. Было выбрано основное оборудование на напряжениях 110 и10 кВ.
Для ГПП применена схема “Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий".
Рассмотрен вопрос электроснабжения отдельно взятого цеха. На примере цеха №1 (инструментально-механического) произведён расчёт силовой и осветительной нагрузки и выбрано основное оборудование. Также рассчитаны токи КЗ и выбраны аппараты защиты.
В экономической части дипломного проекта было проведено технико-экономическое сравнение двух вариантов внешнего электроснабжения завода на 35 и 110 кВ. В результате сравнения суммарных затрат на внешнее электроснабжение было выбрано питающее напряжение 110 кВ с меньшими годовыми затратами.
В разделе "Безопасность и экологичность" был рассмотрен вопрос о разработке мероприятий по охране труда электрики при электроснабжении завода механоконструкций.
Список литературы
1. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Я.М. Большама, В.И. Круповича, М.Л. Самовера - М.: Энергия, 1974. - 696с.
2. Правила устройства электроустановок. (7 издание) - М.: Энергия, 2005. - 645с.
3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий/Под ред.А. А. Фёдорова. - М.: Энергия, 1973.
4. ЭСПП в примерах и задачах / Под ред. А.И. Артёмова. - С.: 2000. - 300с.
5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 348с.
6. Электроснабжение промышленных предприятий и установок/Под ред. Липкина Б.Ю. - М.: Высш. Школа, 1981. - 376с.
7. Электрическая часть станций и подстанций / Под. ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Энергия, 1972. - 336с.
8. Справочная книга для проектирования электрического освещения/Под ред. Г.М. Кнорринга. - Л.: Энергия, 1976. - 384с.
9. Основы электроснабжения промышленных предприятий/Под. ред.А. А. Ермилова. - М.: Энергия, 1975. - 208с.
10. Электромагнитные переходные процессы/Под. ред. С.А. Ульянова. - М.: Энергия, 1970. - 520с.
11. Основы техники безопасности в электроустановках / Под. ред. П.А. Долина. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 447с.
Приложения
Приложение 1
Генплан и план распределительной сети.
Приложение 2
Силовая схема электроснабжения цеха.
Приложение 3
Световая схема электроснабжения цеха.
Приложение 4
Расчётная схема замещения.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 243.
