Выбор коммутационно-защитных аппаратов

Первый вариант схемы распределительной сети 0,4 кВ выполнен на силовых пунктах. Для защиты присоединений в ящиках должны устанавливаться предохранители или автоматические выключатели. Так как данное производство имеет низкую степень пожаро- и взрывоопасности, а также с экономической точки зрения защиту отходящих присоединений выполним на автоматических выключателях.

Второй вариант схемы сети 0,4 кВ выполнен с использование шинопроводов. Электроприемники к шинопроводам типа ШРА подключаются также через предохранители или автоматические выключатели, которые устанавливаются в ответвительных коробках шинопровода. Из соображений, описанных выше, выбираем в качестве защитных устройств электроприемников автоматические выключатели.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются номинальный ток выключателя I _ном,а, номинальный ток расцепителя I _{ном,рас}.

    Выбор выключателей производим по условиям:

    ;

    ,

где U _с – номинальное напряжение сети; I _{р, max} – максимальный рабочий ток, рассчитанный на II уровне.

В качестве тока уставки принимаем ближайшее большее из ряда номинальных токов расцепителя.

Итоги выбора выключателей по первому варианту представим в виде таблицы:

Таблица 2.9.1 Выбор выключателей по первому варианту

Расположение выключателя на ответвлении:	Тип защитного аппарата	Iр,max, А	Iном,а,А	Iном,рас,А	Iоткл,ном, кА	Ц, руб
1	2	3	4	5	6	7
ЭП1	АЕ2030	11,08	25	12,5	3	95
ЭП2	ППН 33 -100	19,19	100	100	3	62,7
ЭП3	АЕ2030 - 12,5	11,08	25	12,5	3	95
ЭП4	АЕ2030 - 8	6,49	25	8	3	95
ЭП5	АЕ2030 - 3,2	2,44	25	3,2	3	95
ЭП6	АЕ2030 - 6	5,77	25	6	3	95
ЭП7	АЕ2030 - 6	5,77	25	6	3	95
ЭП8	АЕ2030 - 16	12,6	25	16	3	95
ЭП9	АЕ2030 - 10	8,32	25	10	3	95
ЭП10	АЕ2030 - 16	14,4	25	16	3	95
ЭП11	АЕ2040 - 40	33,26	63	40	6	158,4
ЭП12	АЕ2040 - 80	62,7	63	80	6	158,4
ЭП13	АЕ2030 - 3,2	4,08	25	3,2	3	95
ЭП14	АЕ2030 - 16	14,29	25	16	3	95
ЭП15	АЕ2030 - 3,2	4,08	25	3,2	3	95
ЭП16	АЕ2030 - 16	14,53	25	16	3	95
ЭП17	АЕ2030 - 16	14,53	25	16	3	95
ЭП18	АЕ2030 - 16	14,53	25	16	3	95
ЭП19	АЕ2030 - 16	14,53	25	16	3	95
ЭП20	АЕ2030 - 6	14,53	25	6	3	95
ЭП21	АЕ2030 - 6	3,60	25	6	3	95
ЭП22	АЕ2030 - 6	4,98	25	6	3	95
ЭП23	АЕ2030 - 16	4,98	25	16	3	95
ЭП24	АЕ2030 - 16	14,53	25	16	3	95
ЭП25	АЕ2040 - 80	14,53	63	80	6	158,4
ЭП26	АЕ2030 - 5	62,70	25	5	3	95
ЭП27	АЕ2030 - 8	3,60	25	8	3	95
ЭП28	АЕ2030 - 3,2	5,76	25	3,2	3	95
ЭП29	АЕ2030 - 2	4,32	25	2	3	95
ЭП30	АЕ2030 - 3,2	0,86	25	3,2	3	95
ЭП31	АЕ2030 - 3,2	4,32	25	3,2	3	95

    Условия для выбора выключателей описаны выше. Максимальный рабочий ток I _{р, max} рассчитан на II уровне. Итоги выбора выключателей для обоих вариантов и цены на них представим в виде таблицы:

Таблица 2.9.2 Выбор выключателей для обоих вариантов

Расположение выключателя на ответвлении:	Тип выключателя	Iр,max, А	Iном,а,А	Iном,рас,А	Iоткл,ном, кА	Ц, руб
К СП1	А-3716	83,77	160	100	75	1155.00
К СП2	А-3716	66,50	160	80	75	1155.00
К СП3	А-3716	30,13	160	40	75	996
К СП4	А-3716	13,07	160	50	75	996
К СП5	А-3716	5,16	160	16	75	996
К ШРА1	А-3716	83,77	160	100	75	1155.00
К ШРА2	А-3716	66,50	160	80	75	996.00
К ШРА3	А-3716	126,85	160	160	75	1155.00

 

Расчет потерь активной и реактивной мощности и напряжения в цеховой распределительной сети

Потерю напряжения в кабельных линиях определяем по формуле, В[8]:

              ,                  (2.9.1)

где I _р – расчетный ток линии, А; r _уд, x _уд – активное и реактивное удельные сопротивления кабелей, Ом/км; l – длина линии, км; cos φ и sin φ соответствуют коэффициенту мощности в конце линии.

Для определения потерь энергии в линии необходимо знать потери мощности. Потери энергии влияют на приведённые затраты варианта. Потери активной мощности в линии определим как, Вт:

,                            (2.9.2)

потери реактивной мощности определим по формуле:

                       .                          (2.9.3)

Приведем пример для приемника № 4 первого варианта.

Дано: I _р =6,486 А; P_{m 1} =2,135 кВт; Q_{m 1} =3,697 кВАр; cosφ = 0,5; sinφ = 0,87; r _уд = 0,0125 Ом/м; х_уд = 0,00007 Ом/м; l = 1,512 м.

 В;

 Вт;  Вт.

Расчёт потерь напряжения и мощности для остальных электроприёмников определяется аналогично. Результаты расчётов первого и второго вариантов сведём в таблицу 2.9.3. Таблицы представлены ниже.

Таблица 2.9.3 Потери напряжения и мощности электроприёмников

№ ЭП по генплану	Наименование ЭП	Im, А	cos(f)	sin(f)	Удельное r, Ом/км	Удельное x, Ом/км	Длина провода L1, м	Длина провода L2, м	Потери напряжения U1, В	Потери напряжения U2, В	Потери Р1, Вт	Потери Р2, Вт	Потери Q1, Вар	Потери Q2, Вар
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Группа - 1 ШРА - 1, СП - 1
12	Токарный 8-ми шпиндельный полуавтомат №1	62,7	0,6	0,8	1,25	0,07	6,993	6,24	0,61	0,54	103	91,9	5,46	4,87
13	Токарный станок №1	4,08	0,6	0,8	12,50	0,07	6,993	7,37	0,37	0,39	4,37	4,61	0,02	0,026
14	Радиально-сверлильный станок	14,3	0,6	0,8	12,50	0,07	6,993	7,37	1,31	1,38	53,6	56,5	0,3	0,316
15	Токарный станок №2	4,08	0,6	0,8	12,50	0,07	6,993	7,37	0,37	0,39	4,37	4,61	0,02	0,026
20	Универсальный заточный станок №1	3,6	0,6	0,8	12,50	0,07	6,993	1,32	0,33	0,06	3,41	0,64	0,02	0,004
21	Вертикально-сверлильный станок №1	4,98	0,6	0,8	12,50	0,07	3,78	1,7	0,25	0,11	3,52	1,58	0,02	0,009
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
22	Вертикально-сверлильный станок №2	4,98	0,6	0,8	12,50	0,07	1,512	1,51	0,1	0,1	1,41	1,41	0,01	0,008
Группа - 2 ШРА - 2, СП - 2
16	Токарно-револьверный станок №1	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	6,615	6,62	1,26	1,26	52,4	52,4	0,29	0,293
17	Токарно-револьверный станок №2	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	10,58	6,62	2,01	1,26	83,8	52,4	0,47	0,293
18	Токарно-револьверный станок №3	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	17,2	8,51	3,27	1,62	136	67,4	0,76	0,377
19	Токарно-револьверный станок №4	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	20,03	7,37	3,81	1,4	159	58,4	0,89	0,327
23	Токарно-револьверный станок №5	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	1,701	0,95	0,32	0,18	13,5	7,49	0,08	0,042
24	Токарно-револьверный станок №6	14,5	0,6	0,8	12,50	0,07	7,938	0,95	1,51	0,18	62,9	7,49	0,35	0,042
25	Токарный 8-ми шпиндельный полуавтомат №2	62,7	0,6	0,8	1,25	0,07	17,77	1,32	1,55	0,12	262	19,5	13,9	1,033
Группа - 3 ШРА - 3, СП - 3
5	Пресс ножницы	2,44	0,7	0,8	12,50	0,07	14,55	15,3	0,5	0,53	3,25	3,42	0,02	0,019
6	Обдирочно-шлифовальный станок №1	5,77	0,5	0,9	12,50	0,07	11,34	12,7	0,71	0,8	14,1	15,8	0,08	0,088
7	Обдирочно-шлифовальный станок №2	5,77	0,5	0,9	12,50	0,07	6,993	8,13	0,44	0,51	8,72	10,1	0,05	0,057
8	Фрезерно-отрезной полуавтомат	12,6	0,6	0,8	12,50	0,07	9,828	0,95	1,62	0,16	58,6	5,64	0,33	0,032
9	Пресс кривошипный	8,32	0,7	0,8	12,50	0,07	5,103	2,08	0,6	0,24	13,2	5,39	0,07	0,03
10	Гильотинные ножницы	14,4	0,5	0,9	12,50	0,07	9,639	3,02	1,52	0,48	75,1	23,6	0,42	0,132
11	Пресс	33,3	0,7	0,8	3,13	0,07	15,69	10	1,88	1,2	163	104	3,53	2,251
Для 1 - го варианта 1, 2, 3 станки выделены в отдельную группу СП - 4
1	Молот пневматический №1	11,1	0,7	0,8	12,50	0,07	12,66	13,8	1,99	2,17	58,4	63,6	0,33	0,356
3	Молот пневматический №2	11,1	1	0,3	12,50	0,07	6,237	6,05	1,42	1,38	28,8	27,9	0,16	0,156
4	Абразивно-отрезной станок	6,49	0,7	0,8	12,50	0,07	1,512	1,32	0,14	0,12	2,39	2,09	0,01	0,012
Группа - 4 СП - 1, СП - 5
26	Универсальный заточный станок №2	3,6	0,6	0,8	12,50	0,07	6,615	6,62	0,31	0,31	3,22	3,22	0,02	0,018
27	Затяжной станок	5,77	0,5	0,9	12,50	0,07	9,639	9,64	0,61	0,61	12	12	0,07	0,067
28	Точильно- шлифовальный станок	4,32	0,5	0,9	12,50	0,07	9,828	9,83	0,46	0,46	6,89	6,89	0,04	0,039
29	Доводочный станок для резцов	0,86	0,5	0,9	12,50	0,07	2,268	2,27	0,02	0,02	0,06	0,06	0	4E-04
30	Полуавтомат для заточки сверл №1	4,32	0,5	0,9	12,50	0,07	0,945	0,95	0,04	0,04	0,66	0,66	0	0,004
31	Полуавтомат для заточки сверл №2	4,32	0,5	0,9	12,50	0,07	7,938	7,94	0,38	0,38	5,57	5,57	0,03	0,031
Группа - 5 Печь
2	Печь нагревательная(сопротивления)	19,2	1	0,3	7,813	0,07	9,45	9,45	2,34	2,34	81,6	81,6	0,72	0,723

 

Таблица 2.9.4 Потери напряжения и мощности до СП

СП	Iм, А	F, мм2	Длина L, км	Удельное r, Ом/км	Удельное x, Ом/км	cos(f)	Потери напряжения U1, В	Потери Р1,  Вт	Потери Q1, Вар
Кабель до СП1	83,8	35	0,005	0,89	0,065	0,6	0,450	99,041	7,255
Кабель до СП2	66,5	25	0,003	1,25	0,067	0,6	0,278	49,761	2,6646
Кабель до СП3	30,1	10	0,017	3,13	0,069	0,61	1,685	140,721	3,085
Кабель до СП4	35,8	10	0,028	3,13	0,068	0,86	4,728	336,439	7,289
Кабель до СП5	5,17	10	0,030	3,13	0,069	0,71	0,598	7,396	0,164

 

Таблица 2.9.5 Потери напряжения и мощности до ШРА

СП	Iм, А	F, мм2	Длина L, км	Удельное r, Ом/км	Удельное x, Ом/км	cos(f)	Потери напряжения U2, В	Потери Р2, Вт	Потери Q2, Вар
ШРА 1	83,78	175	0,01	0,21	0,21	0,6	0,48380792	50,144269	50,144269
ШРА 2	66,51	175	0,02	0,21	0,21	0,6	0,62098815	51,0868611	51,0868611
ШРА 3	175,0	175	0,02	0,21	0,21	0,73	2,15941194	463,05	463,05
Кабель до СП1	6,3	10	0,01	3,13	0,068	0,71	0,28421463	4,29600747	0,09306871
Кабель до ШРА1	83,8	35	0	0,89	0,065	0,6	0,34143088	75,2022655	5,50841555
Кабель до ШРА2	66,5	25	0	1,25	0,066	0,6	0,37051483	66,3477791	3,51377838
Кабель до ШРА3	175,0	70	0	0,45	0,064	0,73	0,44738718	164,0625	23,4465

 

    Рассчитаем падение напряжения до каждого электроприемника и определим падение напряжения в процентах от номинального.

Для определения потерь напряжения в процентах воспользуемся формулой:

 ,                                 (2.9.4)

Первый вариант

Пример расчета приведем для электроприемника №12.

Данные возьмем из таблицы 6.1.1.

= 0,61 В; =0,449 В;

 В;

.

    Расчет для остальных электроприемников аналогичен. Результаты расчета сведем в таблицу 2.9.6. Таблица 2.9.6 представлена ниже.

Таблица 2.9.6 Падение напряжения до каждого электроприемника  

№ ЭП по генплану	Наименование ЭП	Суммарные потери U1,В	Суммарные потери U1,%	Суммарные потери U2,В	Суммарные потери U2,%
12	Токарный 8-ми шпиндельный полуавтомат №1	1,06	0,28	1,37	0,36
13	Токарный станок №1	0,82	0,22	1,22	0,32
14	Радиально-сверлильный станок	1,76	0,46	2,20	0,58
15	Токарный станок №2	0,82	0,22	1,22	0,32
20	Универсальный заточный станок №1	0,78	0,21	0,89	0,23
21	Вертикально-сверлильный станок №1	0,70	0,18	0,94	0,25
22	Вертикально-сверлильный станок №2	0,55	0,14	0,92	0,24
16	Токарно-револьверный станок №1	1,54	0,40	2,25	0,59
17	Токарно-револьверный станок №2	2,29	0,60	2,25	0,59
18	Токарно-револьверный станок №3	3,55	0,93	2,61	0,69
19	Токарно-револьверный станок №4	4,09	1,08	2,39	0,63
23	Токарно-револьверный станок №5	0,60	0,16	1,17	0,31
24	Токарно-револьверный станок №6	1,79	0,47	1,17	0,31
25	Токарный 8-ми шпиндельный полуавтомат №2	1,83	0,48	1,11	0,29
5	Пресс ножницы	2,19	0,58	3,14	0,83
6	Обдирочно-шлифовальный станок №1	2,40	0,63	3,40	0,90
7	Обдирочно-шлифовальный станок №2	2,13	0,56	3,12	0,82
8	Фрезерно-отрезной полуавтомат	3,31	0,87	2,76	0,73
9	Пресс кривошипный	2,29	0,60	2,85	0,75
10	Гильотинные ножницы	3,20	0,84	3,08	0,81
11	Пресс	3,57	0,94	3,81	1,00
1	Молот пневматический №1	4,73	1,24	2,61	0,69
3	Молот пневматический №2	6,72	1,77	4,77	1,26
4	Абразивно-отрезной станок	6,15	1,62	3,99	1,05
26	Универсальный заточный станок №2	0,91	0,24	3,20	0,84
27	Затяжной станок	1,20	0,32	3,50	0,92
28	Точильно-шлифовальный станок	1,06	0,28	3,36	0,88
29	Доводочный станок для резцов	0,62	0,16	2,91	0,77
30	Полуавтомат для заточки сверл №1	0,64	0,17	2,94	0,77
31	Полуавтомат для заточки сверл №2	0,97	0,26	3,27	0,86
2	Печь нагревательная(сопротивления)	7,07	1,86	4,95	1,30

 

Расчёт потерь напряжения и мощности для кабелей соединяющих ЦТП и ВРУ цехов определяется аналогично. Результаты расчётов первого и второго вариантов сведём в таблицу 2.9.7 и 2.9.8 для 1-го и 2-го вариантов соответственно. Марка кабелей указана в таблицах. Таблицы представлены ниже.

Таблица 2.9.7 Падение напряжения для кабелей

Наименование цеха/ТП		Iм, А	F, мм^2	Длина L, км	Удельное r, Ом/км	Удельное х, Ом/км		cos(f)		Потери напряжения U2, В	Потери Р2, Вт	Потери Q2, Вар
1		2	3	4	5	6		7		8	9	10
Кабель до цеха 1(1 - 4) МЕДЬ		291,78	150	0,055	0,126	0,07		0,70		3,84	1769	984,4
Кабель до цеха 2(1 - 4) МЕДЬ		280,22	150	0,005	0,126	0,07		0,65		0,33	148,2	82,45
	Кабель до цеха 3(1 - й/2 - й) МЕДЬ	268,06	95	0,034	0,199	0,07	0,65			2,87	1451	511,3
	Кабель до цеха 4(1 - й/2 - й)	27,35	16	0,032	1,953	0,07	0,45			1,42	139,3	4,991
	Кабель до цеха 5(1 - й/2 - й)	47,72	50	0,076	0,625	0,07	0,45			2,17	325,5	36,45
	Кабель до цеха 6(1 - й/2 - й)	156,37	70	0,026	0,446	0,07	0,70			2,60	866,8	135,9
	Кабель до цеха 7(1 - й/2 - й)	153,50	70	0,097	0,446	0,07	0,80			10,36	3074	482
	Кабель до цеха 8(1 - й/2 - й)	194,98	120	0,083	0,260	0,07	0,80			6,98	2453	659,4
	Кабель до цеха 9(1 - й/2 - й)	57,36	50	0,089	0,625	0,07	0,80			4,79	548,7	61,45
	Кабель до цеха 10(1 - й/2 - й)	31,08	50	0,182	0,625	0,07	0,45			3,37	329,7	36,93
	Кабель до цеха 11(1 - й/2 - й)	86,85	95	0,106	0,329	0,07	0,80			4,86	788,1	167,7
	Кабель до автостоянки	174,88	120	0,021	0,260	0,07	0,60			1,36	505,9	136
	Кабель до цеха 13(1 - й/2 - й) МЕДЬ	387,53	185	0,055	0,102	0,07	0,80			4,57	2530	1736
	Кабель до цеха 14(1 - 4) МЕДЬ	257,27	150	0,005	0,126	0,07	0,80			0,32	124,9	69,5
	Кабель до цеха 15(1 - й/2 - й)	29,33	16	0,019	1,953	0,07	0,45			0,91	96,06	3,443
	Кабель до цеха 16(1 - й/2 - й)	35,03	25	0,049	1,250	0,07	0,45			1,85	224,1	12,55
	Кабель до цеха 17(1 - й/2 - й)	91,94	95	0,136	0,329	0,07	0,60			5,47	1131	240,6
	Кабель до цеха 18(1 - й/2 - й)	208,18	120	0,042	0,260	0,07	0,70			3,55	1434	385,5
Кабель до цеха 19(1 - 4) МЕДЬ		302,43	185	0,042	0,102	0,07	0,80		2,74		1185	813,4

 

Таблица 2.9.8 Падение напряжения для кабелей

Наименование цеха/ТП	Iм, А	F, мм2	Длина L, км	Удельное r, Ом/км	Удельное х, Ом/км	cos(f)	Потери напряжения U2, В	Потери Р2, Вт	Потери Q2, Вар
Кабель до цеха 1(1 - 4) МЕДЬ	291,78	150	0,005	0,126	0,07	0,70	0,35	160,6	89,39
Кабель до цеха 2(1 - 4) МЕДЬ	280,22	150	0,028	0,126	0,07	0,65	1,80	815,7	453,9
Кабель до цеха 3(1 - й/2 - й) МЕДЬ	268,06	95	0,017	0,199	0,07	0,65	1,43	725,3	255,6
Кабель до цеха 4(1 - й/2 - й)	27,35	16	0,023	1,953	0,07	0,45	1,04	102,1	3,66
Кабель до цеха 5(1 - й/2 - й)	47,72	50	0,091	0,625	0,07	0,45	2,59	388,7	43,54
Кабель до цеха 6(1 - й/2 - й)	156,37	70	0,066	0,446	0,07	0,70	6,44	2150	337,1
Кабель до цеха 7(1 - й/2 - й)	153,50	70	0,089	0,446	0,07	0,80	9,46	2807	440,1
Кабель до цеха 8(1 - й/2 - й)	194,98	120	0,064	0,260	0,07	0,80	5,37	1887	507,2
Кабель до цеха 9(1 - й/2 - й)	57,36	50	0,061	0,625	0,07	0,80	3,31	378,9	42,43
Кабель до цеха 10(1 - й/2 - й)	31,08	50	0,150	0,625	0,07	0,45	2,78	272,2	30,49
Кабель до цеха 11(1 - й/2 - й)	86,85	95	0,131	0,329	0,07	0,80	6,03	977,3	208
Кабель до автостоянки	174,88	120	0,005	0,260	0,07	0,60	0,32	119,5	32,11
Кабель до цеха 13(1 - й/2 - й) МЕДЬ	387,53	185	0,034	0,102	0,07	0,80	2,81	1557	1069
Кабель до цеха 14(1 - 4) МЕДЬ	257,27	150	0,005	0,126	0,07	0,80	0,32	124,9	69,5