Выбор конструктивного исполнения электрической сети

Разработка схемы питания силовых электроприемников цеха и выбор конструктивного исполнения электрической сети

В качестве источника питания в проектируемом цеху используем

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.307.ПЗ

КТП-400-10/0,4 кВ. Питание КТП осуществляется кабельной линией ААШВ (3x120 мм²) на 10 кВ. К выключателю подключен кабель АВВГ который проложен в земле.

В цехе установлено три силовых пункта СП и два шинопровода ШРА. Питающую сеть выполняем по радиальной схеме. СП1-СП3, ШРА-1 и ШРА-2 запитываем непосредственно по радиальной схеме от РУ пятижильным кабелем АВВГ проложенным в лотках, прикрепленных к стенам и конструкциям здания.

Электроприемники запитываем от СП проводами марки АПВ пятью жилами проложенным в пластиковой трубе в бетонной стяжке пола.

Важным общим требованием к конструктивному исполнению электрических сетей до 1 кВ является обеспечение возможности смены проводов и кабелей в условиях эксплуатации, так как срок службы изоляции проводников ограничен. Из-за теплового износа и воздействия окружающей среды изоляция и оболочки проводников со временем теряют свои диэлектрические и механические свойства. В зависимости от условий окружающей среды, качества электротехнических материалов и величин электрических нагрузок смену проводников приходится выполнять каждые 10—15 лет эксплуатации, а иногда и чаще.

Для образования каналов для проводов и кабелей в толще фундаментов и в полах помещений необходимы достаточно прочные, герметичные и гладкие внутри трубы. Для этого применяем в пластиковые трудно горючие трубы, с условным проходным диаметром в зависимости от сечения проводов и их количества.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.307.ПЗ

Рис.7.1.1 Блок-схема внутрицеховой распределительной сети.

 

Выбор сетевых электротехнических устройств и аппаратов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.307.ПЗ

защиты в них

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей

трёхфазного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют

силовые распределительные шкафы и пункты.

Распределительные шинопроводы выбираются по номинальному току:

I_н.шра ≥ I_р.гр (7.2.1)

где I_н.шра – номинальный ток шинопровода. А;

I_р.гр – расчетный ток группы электроприемников ШРА. А.

Выбираем распределительный шинопровод ШРА1 типа ШРА 4-250-32-1УЗ с номинальным током I_н.шра =250 А ток электродинамической стойкости составляет I_эл.с =10 кА, проверяем по условию:

250 (А) ≥ 237,8 (А)

Выбор шинопроводов приводим в таблице 7.2.1.

Таблица 7.2.1 Данные выбора ШРА.

№ ШРА	Iр шра., А	Тип ШРА	Iн.шра., А	Сечение шин, мм
ШРА-1	238,65	ШРА-4-250-32-1УЗ		35x5
ШРА-2	218,73	ШРА-4-250-32-1УЗ		35x5

 

Выбор распределительных силовых шкафов осуществляется по следующим условиям:

I_ном ≥ I_расч (7.2.2)

где I_ном – номинальный ток шкафа распределительного, А.

I_расч– расчетный ток группы электроприемников, А.

n_ш ≥ n_эп (7.2.3)

где n_ш– количество возможных присоединений к шкафу;

n_эп– количество электроприемников группы.

I_сз1 ≥ I_сз2 (7.2.4)

где I_сз1– ток срабатывания защиты электрооборудования;

I_сз2 – ток срабатывания защиты, установленной в шкафу.

В данном дипломном проекте будем применять шкафы распредели-тельные ПР85-Ин1, предназначенные для распределения электрической энергии в трехфазных сетях напряжением 550 В переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью. Результаты выбора шкафов приведем в таблицу 7.2.2. Все СП – напольного исполнения.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.307.ПЗ

Таблица 7.2.2. – Характеристика выбранных распределительных пунктов.

Обозначение на плане	Iр.сп., А	Марка шкафа	Iн.ш., А	Ток и количество распределительных автоматов
СП1	21,3	ПР85-Ин1-3-000-3У3		До 63-6
СП2	40,6	ПР85-Ин1-3-000-3У3		До 63-12
СП3	31,3	ПР85-Ин1-3-000-3У3		До 63-10

 

Распределение электроэнергии будет осуществляться от КТП-400-10/0,4 кВ.

 

Выбор сечений проводов и кабелей для силовой сети

Проектируемого цеха

Распределительные пункты питаются от КТП-400-10/0,4 кВ цеха по кабельным линиям. Выбор сечения их аналогичен выбору провод-ников к отдельным электроприемникам. Проводники выбираются и проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током I_р по условию:

(А)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.308.ПЗ

(8.1)

(А) (8.2)

I_р – расчетный ток группы электроприемников РП;

К_п – поправочный коэффициент, учитывающих условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки Кп =1);

К_з – кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению к току срабатывания защитного аппарата;

I_з – номинальный ток защитного аппарата.

Кабели к ШРА выполняем поводами марки АПВ в тонкостенных трубах. Сечение поводов выбираем по номинальному току ШРА с учётом дальнейшего роста нагрузки.

I_доп. ≥ I _р.шра (8.3)

Номинальные токи автомата I_н.а. и его расцепителя I_н.р. выбираются по длительному расчету току линии с учетом селективности:

I_н.а. ≥ I_дл (8.4)

I_н.р. ≥ 1,1I_дл (8.5)

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I_сро проверяем по максимальному кратковременному току линии:

I_сро. ≥ 1,25I_кр (8.6)

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.308.ПЗ

Выберем автоматический выключатель, для защиты СП1:

I_расч = 21,3 (А)

Пиковый ток группы электроприѐмников определяем по формуле:

I_кр = I_п.max + I_р - k_и·I_н.max (8.7)

где k_и – коэффициент использования характерный для двигателя с наибольшим пусковым током;

I_п.max – наибольший пусковой ток электродвигателя в группе, А.

I_р - расчетный ток группы электроприемников, А.

I_н.max – номинальный ток двигателя с максимальным пусковым током, А.

Наибольшим пусковым током в группе обладает листогибочный станок:

I_п.max = 199,22 (А),

I_н.max = 28,46 (А),

k_и = 0,16

I_кр = 199,22 + (21,3 - 0,16·28,46) = 215,97 (А)

Номинальный ток расцепителя:

I_нр >1,1·21,3 = 23,43 (А)

Расчетный ток отсечки:

I_сро =1,25·215,97 = 269,96(А)

Кратность тока отсечки:

К_о ≥ I_о / I_нр (8.8)

К_о = 269,96/23,43 = 11,52

Принимаем выключатель ВА51-35 с параметрами: I_на = 25 (А);

I_нр =25 (А); К_о =14; U_на = 380 (В).

Проверим правильность выбора автоматического выключателя ВА51Г-25:

U_на ≥ U_сети 380=380 (В).

I_{на паспорт} ≥I_{на расчетн} 25 (А) >21,3 (А)

I_{нр паспорт} ≥ I_{нр расчетн} 25 (A) > 23,43 (A)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.308.ПЗ

I_{на паспорт} ≥ I_{нр расчетн} 25 (A) > 23,43 (A)

К_{о паспорт} ≥ К_{о расчетн} 14 > 11,52

Условия выбора выполняются, окончательно принимаем выключатель: ВА51-35.

Результаты выбора защитных аппаратов для СП1-3, ШРА-1 и ШРА-2 заносим в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 Выбор аппаратов защиты распределительной сети.

Обозначение	Iр, А	Iпик, А	1,25Iпик, А	Паспортные параметры автомата
Тип автомата	Iн.а.	Iн.р.	Ко
СП1	21,3	215,97	269,96	ВА51Г-25
СП2	40,6	235,27	294,09	ВА51-31
СП3	31,1	186,61	233,26	ВА51-31
ШРА - 1	237,8	1471,47	1839,34	ВА51-37
ШРА - 2	218,3	950,79	1188,49	ВА51-35
ЩО	55,8	-	-	ВА51-31

 

Произведѐм выбор кабеля для СП 1 с I_р = 21,3.А, учитывая автоматиче-ский выключатель установленный в РУ ВА 51Г-25 I_нр = 25 (А):

= 21,3 (А)

= 25 (А)

Выбираем небронированный алюминиевый кабель АВВГ 5х4 мм² проложенным открыто, c I_доп = 27 (А), проверяем по условию (8.1) и (8.2):

27 (А) ≥ 21,3 (А) - условие выполняется,

27 (А) ≥ 25 (А) - условие выполняется.

Результаты выбора кабелей для СП1-3, ШРА-1, ШРА-2 и ЩО заносим в таблицу 8.1.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.308.ПЗ

Таблица 8.2. Выбор проводников питающих распределительные пункты.

 

Наименование силового пункта	Ip, А	Iз, А	Кз		Марка кабеля	Iдоп, А
СП1	21,3				АВВГ 5х4 мм^2
СП2	40,6				АВВГ 5х25мм^2
СП3	31,1				АВВГ 5х16мм^2
ШРА - 1	237,8				ВВГ 5х95мм^2
ШРА - 2	218,3				АВВГ 5х185мм^2
ЩО	55,8				АВВГ 5х35мм^2

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.309.ПЗ

9. Расчет заземляющего устройства электроустановок

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированнойнейтралью (ИН) — это значит;

— определить расчетный ток замыкания на землю (I_з) и сопротивление ЗУ (R₃);

— определить расчетное сопротивление грунта (ρ_p);

— выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

— уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

ОпределениеIзи R3

В любое время года согласно ПУЭ (9.1)

Где – сопротивление заземляющего устройства, Ом(не более 10 Ом)

– расчетный ток замыкания на землю, А(не более 500 А)

Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно:

(9.2)

Где - номинальное линейное напряжение сети, кВ;

L_КЛ, L_ВЛ — длина кабельных и воздушнных электрически связанных линий, км.

Определение ρ_p грунта

ρ_p= K_сез · ρ (9.3)

Где ρ_p- расчетное удельное сопротивление грунта Ом*м;

К_СЕЗ — коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,

К_СЕЗ = F (климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице.

Выбор и расчет сопротивления электродов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.309.ПЗ

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле:

r_в = 0,3ρ_p (9.4)

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле:

(9.5)

Где – длина полосы, м;

b – ширина полосы, м.

Уточнение числа вертикальных электродов

Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:

(при использовании только искусственных заземлителей);

(9.6)

Где уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.

Произведем расчеты

Дано:

A*B = 72*18м

L_вл = 5км

L_кл = 1,1 км

ρ = 800 Ом*м (суглинок)

Климатический район — IV

Вертикальный электрод — уголок (75х75), L_в = 3 м

Вид ЗУ — контурное

Горизонтальный электрод — полоса (40х4 мм)

Требуется:

-определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.309.ПЗ

- показать размещение ЗУ на плане;

- определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

Решение:

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода:

По таблице 9.2 K_сез = 1,3 для IVзоны

r_в = 0,3ρK_сез = 0,3·800·1,3 = 312 (Ом)

Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ

= = 1,14 (А)

= = 201,61 (Ом)

Требуемое по НН R_з2 ≤ 4 Ом на НН.

Принимается R_з2 = 4 Ом (наименьшее из двух).

Но так как ρ > 800 Ом·м, то для расчета принимается:

= = 32 (Ом)

Определяется количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования (расчетное)

= = 9,75

Принимается: = 10

-с учетом экранирования

По таблице 9.5 ƞ_в = 0,69 т.к. (тип ЗУ-контурное, вид заземления - вертикальное,a/L - 2, - 10)

= = 14,49

Принимаем N_B = 16

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.309.ПЗ

Размещается ЗУ на плане (рис. 9.1) и уточняются расстояния, наносятся на план.Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметрузакладки равна:

L_п = (А + 2) · 2 + (В + 2) ·2 = (66 + 2) · 2 + (18 + 2) · 2 = 176 (м).

Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся — между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается NB = 16, тогда

= = 5 (м)

= = 17 (м)

где а_в — расстояние между электродами по ширине объекта, м;

а_а — расстояние между электродами по длине объекта, м;

п_в — количество электродов по ширине объекта;

п_а — количество электродов по длине объекта.

 

Рисунок 9.1 План ЗУ

 

 

Для уточнения принимается среднее значение отношения

(a/L) = ((a_В +а_А)/3) = ((5+17)/3) = 3,7

ȠB = 0,76 Т.К. (тип ЗУ- контурное, вид заземлителя- вертикальное,

a/L – 3,7,NB- 16)

ȠГ = 0,56 Т.К. (тип ЗУ- контурное, вид заземлителя-горизонтальное,

a/L – 3,7,NB- 16)

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

R_г ρK_сез.гlg = · 800 · 1,8lg = (Ом)

По таблице 9.2 K_сез.г = 1,8 для IV климатической зоны.

= = 25,66

Определяется фактическое сопротивление ЗУ:

R_з.ф= = = 12,82 (Ом)

R_з.ф < R₃

12,82 < 32

следовательно, ЗУ эффективно.

Ответ:

ЗУ объекта состоит из: N_B=16; R_з.ф=12,82 (Ом); L_B = 3 м; 75х75 мм;

а_A = 5(м); а_B = 17 (м); L_П = 176 (м); полоса — 40х4 (мм).

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДПМиЭ.02024.309.ПЗ

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10. Экономическая часть

Расчет стоимости материалов

Расчет проводится для схемы электроснабжения цеха. Стоимость материалов определяется на основе норм расхода материалов на отдельные элементы схемы электроснабжения и стоимости единицы конкретного материала.

Результаты расчета сводятся в таблицу 10.1:

 

Таблица 10.1 Стоимость материалов системы электроснабжения

№ п/п	Наименование материалов	Ед. изм	Количество	Стоимость, тыс. руб.
за единицу	общая
	КТП
Силовые пункты и ШРА
Автоматические выключатели
Всего	∑