2 Расчетно-технический раздел

2.1 Расчёт нагрузок цеха № 1

В исходных данных приведены номинальные мощности, подведенные к валу двигателя. Расчет нагрузок выполняется методом упорядоченных диаграмм (методом коэффициента максимума), в котором используются номинальные мощности электрооборудования поэтому, используя мощности, приведенные в исходных данных, необходимо выбрать стандартные номинальные значения этих мощностей для каждого вида оборудования.

Этот выбор осуществляется по следующим формулам

, (1)

, (2)

(3)

где Рномi – стандартное номинальное значение мощности итового вида оборудования, кВт;

Рвi – мощность на валу, кВт;

Рпi – паспортная активная мощность, кВт;

Sпi – полная паспортная мощность, кВт;

ПВ – коэффициент продолжительности включения;

cos - коэффициент активной мощности сварочного оборудования.

Выбор стандартных номинальных мощностей и технических данных двигателей был произведен по таблице 21 из [1] результаты выбора сведены в таблицу 3.

Таблица 3 - Технические данные двигателей

Наименование оборудования	Типы двигателей	РН, кВт	IН , А	cos	КПД, %	n, об/мин		n, шт.
Вертикально фрезерный	4А160М4У3	18,5	0,99	0,88	90	1500	2,2	4
Точильно шлифовальный	4А160S4У3	15	0,8	0,88	89	1500	2,2	3
Радиально сверлильный	4A100S4У3	3	0,13	0,83	82	1500	2,2	10
Строгальный	4А160S4У3	15	0,8	0,88	89	1500	2,2	3
Расточный	4А160S4У3	15	0,8	0,88	89	1500	2,2	2
Установка разметочная	4А180М4У3	30	1,68	0,89	91	1500	2,2	1
Пресс	4А200L4У3	45	2,64	0,9	92	1500	2,2	2
Штамповочное оборудование	4А200М4У3	37	2,17	0,9	91	1500	2,2	4

Наименование оборудования	Типы двигателей	РН, кВт	IН , А	cos	КПД, %	n, об/мин		n, шт.
Компрессорное оборудование	4А180S4У3	22	1,29	0,9	90	1500	2,2	4
Приточная вентиляция	4А160М4У3	18,5	0,94	0,88	90	1500	2,2	4
Вытяжная вентиляция	4А100S4У3	3	0,3	0,83	82	1500	2,2	4
Подъемное оборудование	4А160S2У3	15	0,93	0,91	88,5	3000	2,2	1

Для каждого вида оборудования необходимо вычислить номинальный ток I_ном, А, по формуле

(4)

где I_номi - номинальное значение тока, А;

U_ном = 380В - номинальное напряжение питающей сети;

cos - коэффициент активной мощности электроприемника.

Результаты вычисления приведены в таблице 3.

Все электроприёмники цеха № 1 разделены на группы с

одинаковым режимом работы (одинаковыми значениями коэффициента использования - Ки и активного коэффициента мощности - cos ). Численное значение Ки и cos выбираются по таблице 18 из [1].

У электроприемников в группах, имеющих различную мощность,

номинальная мощность представлена в виде двух чисел минимума и максимума ее значений.

Расчет установленной мощности P_уст, кВт, для каждой группы электроприемников производится по следующей формуле

(5)

где Р_номi - соответствующая номинальная мощность

электроприемника в этой группе, кВт;

n_i - число электроприёмников в группе имеющих

одинаковую мощность, шт.

Расчет установленной мощности цеха №1 осуществляется путем суммирования установленных мощностей всех групп электроприемников.

Активная мощность Р_{смi ,} кВт, групп электроприемников, за наиболее загруженную смену работы завода определяются по формуле

(6)

где Р_смi - активная мощность группы электроприемников за наиболее загруженную смену работы завода, кВт;

_Рустi- установленная мощность, кВт;

К_{Иi - коэффициент использования.}

Реактивная мощность Q_смi, кВар, групп электроприемников, за наиболее загруженную смену работы завода определяются по формуле

(7)

_{где - коэффициент реактивной мощности группы} электроприемников;

Q_{смi - реактивная мощность группы электроприемников за} наиболее загруженную смену, кВар.

Диапазон изменения мощностей, m, Цеха№1 рассчитывается, как отношение единичной мощности электроприемника с максимальной мощностью другого электроприемника с минимальной мощностью по формуле

(8)

_где m_{- диапазон изменения мощностей;}

Р_{max i} - максимальная мощность единичного электроприемника,

кВт;

Р_{min i} - минимальная мощность единичного электроприемника, кВт.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 4 в виде: m>3; m <3; m =3.

Совместно для всех групп электроприемников численное значение средневзвешенных коэффициента использования, Kи_св и реактивного коэффициента мощности, tq _св, определяется по формулам

(9)

где K_uсв - средневзвешенный коэффициент использования.

(10)

где - средневзвешенный реактивный коэффициента мощности.

Значение средневзвешенного активного коэффициента мощности

( ) определяется по величине .

Для сокращения объема расчетов осуществлен переход от действительного числа электроприемников (n_д) к эффективному числу электроприемников (n_эф) в Цехе 1. Этот переход может быть осуществлен тремя способами.

- если m<3, то при любых значениях средневзвешенного коэффициента использования n_эф = n_д ;

- если , а, то n_эф, шт, число электроприемников определяется по формуле

(11)

где P_maxi - единичная максимальная мощность электроприемника, кВт;

n_эф - число эффективных электроприемников, шт.

- если m>3, а Ku_св<0,2, то расчет эффективного числа электроприемников производится по следующим формуле

(12)

где n_эф* - относительное значение эффективного числа электроприемников, определяемое по относительному значению действительного числа электроприемников и их мощностей (n_эф* =f(n_Д,P*)).

Если по расчетам n_эф >n_д, или диапазон изменения мощности меньше трех, то в таблицу 4 заносится действительное число электроприемников.

Коэффициент максимума (К_max) определяется с учетом численных

значений n_эф и Ku_св по таблице 19; 20 из [1].

Активная P_max, кВт, реактивная Q_max, кВар, и полная мощности S_max, кВА, за тридцатиминутный максимум нагрузки в наиболее загруженную смену работы предприятия определяется по следующим формулам

, (13)

(14)

где - коэффициент, принимающий значение:



_{=1.1, если ;}



_{=1, если .}

(15)

Максимальный ток I_max , А, цеха №1 определяется по формуле

(16)

Для удобства расчетов полученная информация и результаты

вычислений сводятся в таблицу 4.

На основании произведенных расчётов заполняется ведомость электрических нагрузок, представленная в таблице 4.

Таблица 4 - Расчёт нагрузок цеха № 1

Итого	Освещение	Всего	Сварочные машины	Подъемное	Вентиляционное	Компрессорное оборуд.	Прессаштамповочное	Станки мелкосерийного производства	Наименование групп
3 - 45	31	3 - 45	5,7	15	3 – 18,5	22	37 - 45	3 - 30	РНом, кВт
47	1	46	4	1	8	4	6	23	n, шт
734,8	31	703,8	22,8	15	86	88	238	254	Руст ,кВт
m>3	-	m>3	-	-	-	-	-	-	m
0,292	0,8	0,27	0,2	0,1	0,6	0,7	0,17	0,12	Ku
0,96	0,95	0,7	0,6	0,5	0,8	0,8	0,65	0,5
0,934	0,32	1,01	1,3	1,73	0,75	0,75	1,16	1,73
215	24,8	190,2	4,56	1,5	51,6	61,6	40,46	30,48	PСМ, кВт
201,01	7,98	193,08	5,928	2,595	38,7	46,2	46,93	52,73	QСМ, кВар
33	-	32	-	-	-	-	-	-	NЭФ, шт
1,231	-	1,257	-	-	-	-	-	-	КMAX
264,66	-	239,08	-	-	-	-	-	-	PMAX, кВт
201,01	-	193,08	-	-	-	-	-	-	QMAX, кВар
332,34	-	307,31	-	-	-	-	-	-	SMAX, кВа
505,54	-	467,46	-	-	-	-	-	-	IMAX, кА

2.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры

Основной защитной аппаратурой электрооборудования и станков цеха №1 являются автоматические выключатели серии АЕ, для сварочного оборудования это предохранители РП-2, в качестве пусковых аппаратов применяются магнитные пускатели серии ПМЛ.

Исходные данные для выбора этой аппаратуры приведены в таблице 3. По расчетному току для каждого вида оборудования токи, соответственно тип автоматического выключателя.

Автоматические выключатели выбираются исходя из условий по формуле

I_АВi >I_{рi (17)}

где I_АВi - номинальный ток автоматического выключателя, А;

I_рi - расчетный ток электрооборудования, определяется по формуле

(18)

Ток теплового расцепителя I_трi, А, выключателя определяется исходя из условия

(19)

где I_трi - ток срабатывания теплового расцепителя, А.

Ток электромагнитного расцепителя I_эрi, А, определяется по формуле

(20)

где I_эрi - ток электромагнитного расцепителя, А.

Выбор автоматического выключателя и их номинальных данных производится по таблице пример 11 [1].

В каждом распределительном пункте цеха предусматриваются резервные автоматические выключатели.

Для сварочного оборудования определяется ток продолжительности включения I_ПВi, А, по формуле

(21)

где I_ПВi - ток кратковременного режима работы, А;

S_пi - полная паспортная мощность, кВА;

U_ном=380В - номинальное напряжение.

Рассчитываем ток плавкой вставки предохранителя по формуле

(22)

где I_встi -ток плавкой вставки, А;

ПВ - коэффициент продолжительности включения.

Номинальный ток патрона I_Пi, А, и тип предохранителя выбирается исходя из условия по формуле

(23)

где I_Пi - ток патрона предохранителя, А.

Ток плавкой вставки предохранителя I_ВС.i.СТ., А, определяется из условия по формуле

(24)

Выбор предохранителей и их номинальных данных производится по таблице пример 10 [1].

Определение типа и номинального тока магнитного пускателя I_НОМ.МП, А, осуществляется по номинальному току электрооборудования по формуле

(25)

Для каждого магнитного пускателя определяем ток теплового реле I_УТР, А, по формуле

(26)

Магнитные пускатели и их номинальные данные выбираются по таблице 12и 13 [1].

Сечение проводов распределительной сети цеха №1 определяется по длительно допустимому току I_ДОП, А, по таблице 1 из [1], согласно условию по формуле 27

(27)

Результаты выбора защитной и пусковой аппаратуры, а также сечение проводов сведены в таблицу 5

Таблица 5 - Защитная и пусковая аппаратура цеха № 1

Наименование оборудования	РН, кВт	IР , А	Защитное оборудование		Пусковая аппаратура
			тип	Номинальные данные	тип	Номинальные данные
Вертикально фрезерный	18,5	35,53	АЕ-2046		ПМЛ-412
Точильно шлифовальный	15	29,13	АЕ-2046		ПМЛ-312
Радиально сверлильный	3	6,7	АЕ-2026		ПМЛ-112
Строгальный	15	29,13	АЕ-2046		ПМЛ-312
Расточный	15	29,13	АЕ-2046		ПМЛ-312
Установка разметочная	30	56,34	АЕ-2056		ПМЛ-512
Пресс	45	82,67	АЕ-2056		ПМЛ-612
Штамповочное оборудование	37	68,72	АЕ-2056		ПМЛ-612
Компрессорное оборудование	22	41,31	АЕ-2046		ПМЛ-412
Приточная вентиляция	18,5	35,53	АЕ-2046		ПМЛ-412
Вытяжная вентиляция	3	6,7	АЕ-2026		ПМЛ-112

Наименование оборудования	РН, кВт	IР , А	Защитное оборудование		Пусковая аппаратура
			тип	номинальные данные	тип	номинальные данные
Подъемное оборудование	15	29,13	АЕ-2046		ПМЛ-312
Освещение	31	49,63	АЕ-2046		ПМЛ-412
Сварочные машины	5,7	17.34	ПР-2		-	-

Продолжение Таблицы 5

Сечение питающей сети цеха №1 определяется по «нагреву» исходя из условия 37. Расчетный ток каждого участка I_{РАСЧ.УЧ}, А, является алгебраической суммой рабочих токов электрооборудования входящих на участок, определяется по формуле

(28)

Результаты выбора приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Питающая сеть цеха №1

Откуда идет	Куда идет	IР , А	IДОП , А	Тип и сечение кабеля	Длинна, м
ТП	РП1	301,76	170	2АВВГ 3(1х95)+(1х50)	28,30
ТП	РП2	161,56	170	АВВГ 3(1х95)+(1х50)	14,05
ТП	РП3	82,95	90	АВВГ 3(1х35)+(1х25)	32,38
ТП	РП4	440,22	235	2АВВГ 3(1х150)+(1х95)	14,03
ТП	РП5	192,06	200	АВВГ 3(1х120)+(1х70)	25,6
ТП	РП6	120,79	140	АВВГ 3(1х70)+(1х35)	28,4

2.3 Расчет нагрузок предприятия методом коэффициента спроса

Расчёт нагрузок завода осуществляется методом коэффициента спроса, все исходные данные приведены в таблице 2 и таблице 4.

Коэффициент спроса (Кс) для первого цеха высчитываем по формуле

(29)

где Р_max - максимальная активная мощность цеха, кВт;

Р_уст - установленная мощность цеха, кВт.

Величина активной P_MAX, кВт, и реактивной мощности Q_MAX, кВар, цехов со второго по пятый определяется по формулам

, (30)

. (31)

Мощности цеха соответствуют заданному значению . Численное значение полной мощности (S_max) и максимального тока (I_max) для цехов 2-5 определяется по формулам 15 и 16. Расчет Р_уст, Р_max, Q_max всего завода осуществляется путем суммирования этих величин, а полной мощности и максимального тока по формулам 15 и 16. Величина средневзвешенного коэффициента спроса (K_ссв) для всего завода определяется по формулам

(32)

Расчет средневзвешенного коэффициента реактивной мощности ( ) для всего завода определяется по формуле

(33)

По найденному определяем завода.

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Расчёт нагрузок завода

Обьект	Руст, кВт	Кс			РMAX, кВт	QMAX, кВар	SMAX, кВа	IMAX, A
Цех№1	734,8	0,36	0,96	0,29	264,53	276,71	289,07	439,7
Цех№2	6750	0,24	0,8	0,75	1620	1215	2025	3080,31
Цех№3	3700	0,23	0,6	1,33	851	1131,85	1416,08	2154,06
Цех№4	3750	0,22	0,85	0,619	825	510,675	993,32	1510,98
Цех№5	8110	0,21	0,9	0,484	1703,1	824,3	1971,6	2999,08
Итог	23044,8	0,228	0,799	0,752	5263,62	3958,53	6586,02	10018,25

2.4 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Питание цехов завода осуществляется от отдельных, встроенных трансформаторных подстанций (ТП).

При выборе трансформаторов каждой ТП необходимо учитывать тип, требуемую мощность, значение высшего и низшего напряжения, условия в которых будет эксплуатироваться трансформатор.

Число трансформаторов на подстанции зависит от категории надежности питаемых электроприемников, установленной мощности оборудования и графика его работы. Согласно курсовому заданию нагрузки цехов 2-5 содержат порядка 70% электроприемников 1 и 2 категории надежности, а в цехе 1 их количество составляет порядка 60%. Цех № 1 содержит нагрузку, относящуюся к третьей категории надёжности электроснабжения. И поэтому коэффициент загрузки трансформатора может быть равен 0,95. В цехах 2-5 с учетом аварийной допустимой перегрузки коэффициент загрузки трансформаторов не должен превышать 0,7. Для цехов 2-5 необходимо применять двух трансформаторные подстанции, для цеха № 1 питание может осуществляться от одного трансформатора.

Для цеховых трансформаторных подстанций предполагается выбрать трансформаторы типа ТМН, с масленным охлаждением, т.к. он обладает высокими перегрузочными способностями.

Реальный коэффициент загрузки Кз для трансформаторов определяется по формуле

(34)

В таблице 8 приведены типы и данные для каждого трансформатора которые выбираются по формуле полной максимальной мощности

(35)

где К_З - коэффициент загрузки;

n - число трансформаторов, шт.

Выбор трансформатора осуществляется исходя из условия по формуле

(36)

Для всех трансформаторов определяются потери активной ΔР_тр и

реактивной мощностей ΔQ_тр , а также потери энергии ΔW _р по формулам

, (37)

, (38)

. (39)

где ΔР_хх - потери холостого хода трансформатора, кВт;

ΔР_КЗ - потери в обмотке трансформатора, кВт;

I_ХХ - ток холостого хода, %;

U_КЗ - напряжение короткого замыкания, %.

- время потерь.

Технические данные цеховых трансформаторов взяты из таблицы 22 [1].Полученные данные представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Технические данные цеховых трансформаторов

Обьект	Тип и мощность трансформатора	n, шт	Потери		IХХ, %	UКЗ, %
			ΔРхх, кВт	ΔРКЗ, кВт
Цех 1	ТМ-400	1	1,05	5,5	2,1	4,5
Цех 2	ТМ-1600	2	3,3	18,0	1,3	5,5
Цех 3	ТМ-1600	2	3,3	18,0	1,3	5,5
Цех 4	ТМ-1000	2	2,45	12,2	1,4	5,5
Цех 5	ТМ-1600	2	3,3	18,0	1,3	5,5

Численные значения потерь активной, реактивной мощностей и

потерь активной энергии приведены в таблице 9

Таблица 9 - Потери мощности в цеховых трансформаторах

Обьект	SНОМ, кВА	n, шт	КЗР	Потери мощности				Потери энергии ΔW р,
				ΔРтр, кВт		ΔQтр, кВар
				на	всего	на	всего	на	всего
Цех№1	1600	1	0,72	7,07	7,07	17,78	17,78	9619,12	9619,12
Цех№2	1600	2	0,63	21,69	43,38	55,94	111,88	31622	63244
Цех№3	1600	2	0,44	21,49	42,98	37,83	75,66	23100	46200
Цех№4	1000	2	0,49	14,89	29,78	27,53	55,06	16568	33136
Цех№5	1600	2	0,62	21,67	43,34	54,19	108,38	27919,47	55838,94
Всего:	6200	9	-	-	422,79	-	369,36	-	208038,06

2.5 Расчет и выбор компенсирующих установок

Для осуществления расчета и выбора КУ вычисляем расчетные нагрузки ГПП. Активную максимальную мощность ГПП P_maxгпп, кВт, определяем по формуле

(40)

где К_о=0.9, коэффициент учитывающий неодновременность максимальных нагрузок;

∑Р_max – сумма активных максимальных мощностей фабрики, кВт;

∑Р_трi – сумма потерь активной мощности цеховых трансформаторов фабрики, кВар.

Максимальную реактивную мощность ГПП, Q_maxгпп, кВар, определяем по формуле

(41)

где ∑Q_max – сумма реактивных максимальных мощностей

фабрики, кВар;

∑Q_трi – сумма потерь реактивной мощности цеховых трансформаторов фабрики, кВар.

Максимально допустимую реактивную нагрузку, Q_maxдоп, кВар, по формуле

(42)

Определяем расчетную мощность, Q_кур, кВар, по формуле

(43)

где α=0,9, коэффициент учитывающий повышение cosφ

естественным способом.

Задаем тип КУ по значению , напряжение главной понизительной подстанции, выбираем стандартную КУ близкую по мощности [3].

Компенсирующее устройство УКЛН-10-600-150 У3.

Определяем фактический tgφ по формуле

(44)

где Qкуст – стандартная мощность КУ.

Рассчитываем суммарную реактивную мощность КУ, Q_КУ , кВар, по формуле

(45)

Полную максимальную мощность ГПП, S_maxгпп, кВА, определяем по формуле

(46)

Результаты расчетов сводим в сводную ведомость нагрузок ГПП таблицу 10.

Таблица 10 - Расчётные нагрузки ГПП

Обьект	РMAX.ГПП, кВт	QMAX.ГПП, кВар	QMAX.ДОП, кВар	QКУ, кВар	SMAX.ГПП, кВар
ГПП без КУ	5263,62	3958,53	1789,63	1951,75	6586,02
КУ	УКЛН-10-600-150 У3
ГПП с КУ	5117,76	3895,1	1740,04	2155,06	5405,48

2.6 Выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП)

Для главной понизительной подстанции (ГПП) выбираются два трансформатора таким образом, чтобы при выходе из строя одного трансформаторов другой смог бы обеспечить бесперебойным питанием все электроприемники первой и второй категории надёжности, но при этом его перегрузка не должна составлять более 40%, т.е. коэффициент загрузки не должен превышать 70%.

Для осуществления выбора трансформаторов вычисляются расчетные нагрузки ГПП.

Расчет требуемой полной мощности для каждого трансформатора ГПП производится по формуле 35.

По таблице 22 из [1] выбирается тип и полная номинальная мощность трансформаторов ГПП, выбор осуществляется исходя из условия 36.

Характеристики выбранных трансформаторов приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Технические данные трансформаторов ГПП

Тип и мощность трансформаторов	n, шт.	ΔРХХ, кВт	ΔРКЗ, кВт	IXX, %	UКЗ, %
ТМ-6300/35	2	9,4	46,5	0,9	7,5

Данные потерь мощности трансформаторов главной понизительной подстанции приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Потери мощности в трансформаторах ГПП

Обьект	SНОМ, кВА	n, шт	КЗ	Потери мощности				Потери энергии, кВт ч
				Активной		Реактивной
				На один	Всего	На один	Всего	На	Всего
ГПП	6300	2	0,37	15,88	31,76	91,52	183,04	48067,88	96135,76

2.7 Определение центра электрических нагрузок

Источником питания завода является ГПП, правильное ее

местоположение обеспечивает работу завода с наименьшими потерями

,

мощности и экономию цветного металла используемых кабелей, шин и проводов. Место, где расположено ГПП называется центром электрических нагрузок (ЦЭН).

Определение центра электрических нагрузок производится по следующим формулам

, (47)

. (48)

где X_i - координата цеха по оси абсцисс, определяется по рисунку

1, мм;

_i - координаты цеха по оси ординат, определяется по

рисунку 1, мм;

S_{max i - полная максимальная мощность цеха, представленная в}

таблице 7, кВА.

Для каждого цеха строится картограмма нагрузок, имеющихся на

рисунке 2, в виде окружности определённого радиуса. Радиус

_{окружности} R_{i , мм каждой из картограмм определяется по формуле}

(49)

где m - масштаб равный 2, кВА/мм2

Результаты расчетов радиус окружности для построения картограмм нагрузок завода сведены в таблицу 13.

Таблица 13 - Радиусы окружности для построения картограмм

Обьект	Цех 1	Цех 2	Цех 3	Цех 4	Цех 5
Ri, мм	6,8	17,9	15	10	17,7

Питание цехов завода от ГПП осуществляется кабелями ААБ, проложенных в земляных траншеях на расстоянии между кабелями 200 ^{мм. Для каждого кабеля определяется расчетный ток} I_рi^{, А по формуле}

⁽⁵⁰⁾

где U_ном=10кВ - вторичное напряжение трансформатора ГПП.

Сечение кабеля выбирается по таблице 2 из методического

пособия согласно условию (27)

При прокладке нескольких кабелей в одной траншеи вводится поправочный коэффициент

(51)

где К_П - поправочный коэффициент, зависящий от числа работающих в траншеи кабелей, при расстоянии между ними 200мм выбирается по таблице 6 [1].

Количество кабелей, прокладываемых к цеху зависит от категории надежности электроснабжения оборудования, находящегося в этом цехе. В цехах содержащих электроприемники первой и второй категории надежности, прокладывается два кабеля поэтому, в случае повреждения ипоследующего отключения одного из них, питание будет осуществляться по второму. В цехе №1 расположенное электрооборудование третьей категории надежности, которая допускает длительный перерыв в электроснабжении, поэтому к этому цеху прокладывается один кабель.

В таблице 14 приведены данные по выбору сечения и количества кабелей, их длины от ГПП до цеха с учетом запаса (4м), а также допустимый ток, в том числе с введением поправочного коэффициента.

Таблица 14 - данные по выбору сечения и количества кабелей, а также допустимый ток, в том числе с введением поправочного коэффициента

Обьект	IP, A	Тип кабеля	Сечение, мм2	Допустимый ток, А		Длина, м
				Без учета КП	С учетом КП
Цех 1	16,6	ААБ	16	75	61,5	110
Цех 2	116,9	2ААБ	50	140	114,8	123

Продолжение таблицы 14

Обьект	IP, A	Тип кабеля	Сечение, мм2	Допустимый ток, А		Длина, м
				Без учета КП	С учетом КП
Цех 3	81,7	2ААБ	25	90	75,6	108
Цех 4	57,3	2ААБ	16	75	61,5	99
Цех 5	113,8	2ААБ	35	115	96,6	69

План расположения ГПП, картограмма нагрузок приводится на в

соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 – определение ЦЭН

,

,

2.8 Расчет класса напряжения и определение сечения проводов воздушной линии

Электроснабжение завода осуществляется от энергосистемы по воздушной линии (ВЛ), выполнены сталеалюминевыми проводами.

Для того, чтобы определить сечение проводов воздушной линии _{определяется полная максимальная мощность завода} S_{max з, кВА по формуле}

(52)

Расчет полной максимальной мощности завода по формуле (52)

кВА

Напряжение воздушной линии, U_ВЛ, кВ, рассчитывается по формуле

(53)

Расчет напряжения воздушной линии рассчитывается по формуле (53)

кВ

где n =2 число воздушных линий, ед;

L =19 км, длина воздушной линии.

Максимальный ток, потребляемый заводом I_max3, A, вычисляется по формуле

(54)

Рассчитываем максимальный ток, потребляемый заводом по формуле (54)

А

где U_ном.з = 35кВ, номинальное напряжение энергосистемы.

Сечение проводов Sэк.р, мм², воздушной линии определяется по

экономической плотности тока согласно формуле, расчеты приводятся в ПЗ

(55)

где J_эк._р - экономичная плотность тока, А/мм 2 (определяется по таблице 9 [1]);

Sэк.р - экономически целесообразное расчетное сечение, мм2.

Выбирается ближайшее стандартное сечение провода: АС - 50, с допустимым током I_доп=210, А.

_{Воздушная линия проверяется на потерю напряжения} ΔU%_, расчеты приводятся в ПЗ, по формуле

(56)

_{Рассчитываем потерю напряжения} по формуле (56)

%

где r₀=0,64, x₀=0,42 Ом/км, удельное активное и реактивное сопротивление, (определяется по таблице 7 и 8 [1]).

Максимально допустимая потеря напряжения для ВЛ составляет 8%.

Полученное при расчетах значение меньше значений, установленных ГОСТом, поэтому по выбранным ранее проводам марки АС-50 возможно обеспечить электроснабжение завода.

2.9 Расчет токов короткого замыкания

На проектируемом заводе ГПП выполнено по упрощенной схеме без сборных шин и выключателей на стороне высокого напряжения. На U = 10кВ применена одиночная секционированная система шин.

Секционный выключатель (Q3) в нормальном режиме отключен. На стороне первичного отключения предусмотрена неавтоматизированная ремонтная перемычка, позволяющая при проведении плановых ремонтов на воздушных линиях, питать оба трансформатора ГПП по одной воздушной линии. В нормальном режиме разъединители этой перемычки (QS5 и QS6) разомкнуты. На стороне высокого напряжения между перемычками и трансформаторами установлены отделители (QS4 и QS10) и короткозамыкатели (QK1 и QK2).

Электрическая принципиальная однолинейная схема питающей сети завода представлена на рисунке 3.

На основании этой схемы составлена расчетная схема цепи короткого замыкания (К.З). При этом предполагается, что параллельная работа двух воздушных линий и двух трансформаторов невозможно т.к. обе цепи электрической схемы абсолютно идентичны, это позволяет произвести расчет токов короткого замыкания только в одной ветви схемы. Расчетная схема такой ветви представлена на рисунке 4. На основании расчетной схемы составляется схема замещения.

Принципиальная электрическая однолинейная схема питающей сети завода представлена на рисунке 3

Рисунок 3 - Схема электрическая однолинейная принципиальная

Схема для одной ветви представлена на рисунке 4.

АС - 50

L = 19 км

К1

ТМ - 6300/35

^{10 кВ}

К2

Рисунок 4 - Расчётная схема

Схему замещения, следует привести на рисунке 5.

Расчёт токов короткого замыкания производится для точек К1 и К2,

по величине токов К3 в точке К1 осуществляется проверка разъединителей,

отделителей и короткозамыкателей на стороне первичного напряжения. Токи

КЗ в точке К2 служат для проверки вводных и секционных выключателей, а

также для проверки шин на термическую устойчивость.

Расчёт токов короткого замыкания производится в относительных базисных единицах. В качестве базисной мощности (Sб) применяется мощность (Sкз) на шинах районной подстанции, которая по заданию проектируемый завод получает питание равна 500 МВА.

В качестве базисных напряжений используются средние значения

напряжений соответствующих ступеней схемы (Uб1 =37,5 кВ; Uб2 =10,5 кВ), тогда базисные токи будут равны по формулам

(57)

A

(58)

A

Сопротивления схемы замещения будут равны:

- относительное базисное сопротивление определяется по формуле

(59)

- индуктивное базисное сопротивление воздушной линии будет

равно по формуле

(60)

- активное базисное сопротивление воздушной линии будет равно по формуле

(61)

- индуктивное базисное сопротивление трансформатора будет равно по формуле

(62)

- суммарное индуктивное базисное сопротивление до точки К1 будет равно по формуле

(63)

- полное базисное сопротивление до точки К1 определяется в зависимости от численных значений и

Если ,

то по формуле

(64)

- индуктивное базисное сопротивление до точки К2 определяется по формуле

(66)

- полное базисное сопротивление до точки К2 определяется в зависимости от численных значений и , если , то рассчитываем по формуле

(68)

Мощность питающей системы несоизмеримо больше мощности

завода. Поэтому предполагается, что апериодическая составляющая токов К3 в точках К1 и К2 во времени не изменяется, , _тогда установившиеся токи короткого замыкания в этих точках будут равны по формулам

, (69)

(70)

Величины ударных токов в точках К1 и К2 определяются по следующим формулам

, (71)

где КУ - ударный коэффициент.

(72)

2.9 Расчет контура заземления ГПП

На проектируемом заводе ГПП выполнено по упрощенной схеме без сборных шин и выключателей на стороне высокого напряжения. На U = 10кВ применена одиночная секционированная система шин. Питающая сеть цехов завода выполнена с изолированной нейтралью, а распределительная с глухо заземленной нейтралью.

Заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Рассчитать заземление это значит:

- определить расчетный ток замыкания на землю и сопротивление заземляющего устройства (R_ЗУ2);

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Исходные данные: для расчета приведены в таблице15.

Таблица 15 – Исходные данные для расчета заземления

LВЛ, км	ТП	Вид ЗУ	t, м	АхВ, м	Электроды		Климатическая зона	Грунт
					Вертикальное заземление, мм	Горизонтальное заземление, мм
19		К	0,8	10х10	Стальной уголок D=150x50x5 L=2.5 м	Полоса 40х4	3	Щебень 200

Определяем допустимый ток Iд и сопротивление заземляющего устройства Rзу1

(73)

А

(74)

Ом

Если сопротивление грунта больше или равно 100, то по низкому напряжению

(75)

Ом

Определяем сопротивление и количество одиночных, вертикальных заземлителей

(76)

Ом

(77)

шт

Определяем расстояния между вертикальными заземлителями (а), а также значение отношения, а/Lcв

По таблице 26 [1] определяем коэффициент использования для вертикальных и горизонтальных электродов ( в=0.47; г=0,27)

Определяем количество вертикальных электродов, а также уточняем расстояние, а, м, отношение, а/Lсв с учетом коэффициента использования по формуле

(78)

шт

Рассчитываем длину горизонтального электрода.

Для контура ЗУ по формуле

(79)

м

Уточняем расстояние “а”, отношение, а/LВ с учетом коэффициента использования

Для контурного ЗУ по формуле

(80)

(81)

Уточненное отношение, а/L_В для контурного ЗУ по формуле

(82)

м

По таблице 26 [1] определяем коэффициент использования для вертикальных и горизонтальных электродов в=0.47; г=0.27.

Определяем общее сопротивление вертикальных электродов r_B, Ом, по формуле

(83)

м

Определяем общее сопротивление горизонтальных электродов r_Г, Ом, по формуле

(84)

Ом

где b – высота горизонтального электрода (полосы), мм

Определяем фактическое сопротивление ЗУ и производим проверку ЗУ на эффективность по формулам

(85)

(86)

Все полученные расчетные данные приводим в таблицу 16

Количество вертикальных электродов, шт	Длина горизонтального электрода, м	сопротивление вертикального заземлителя, Ом	Фактическое сопротивление ЗУ, Ом
20	46	46,24	7,93

Таблица 16 – Расчетные данные

По результатам расчетов строим план расположения заземляющего устройства, представленный в графической части проекта на рис 4.

Рисунок 4 - План расположения заземляющего устройства

Вывод по разделу: контурное заземление выполнено эффективно.