Системы электроснабжения городов и промышленный

2. ТЕМАТИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Проектируется система электроснабжения цеха общепромышленного назначения.
В состав цеха входят 2-3 отделения с общим числом электроприемников 30-40 единиц.
Исходными данными являются: план цеха с расстановкой технологического
оборудования, установленная мощность электроприемников. Форма бланка задания на
курсовое проектирование приведена в прил.1
3. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Расчетная часть проекта выполняется в виде пояснительной записки в полном
соответствии с ЕСКД.
Текст должен быть лаконичным, логически связанным, расчеты после подробного
изложения примера сводятся в таблицы указанной формы. Следует избегать изложения
общеизвестных положений, например, по конструкции, принципу действия устройств и т.
п.
В пояснительной записке должны быть приведены рисунки и схемы,
иллюстрирующие суть изложения. Формулы должны быть вписаны аккуратно. Ссылка на
использованные источники информации должны даваться в квадратных или косых
скобках. В них указывается номер источника информации в библиографическом списке.
Объем расчетно-пояснительной записки должен составлять 30-40 страниц,
выполненных на белой писчей бумаге формата А4. Основные надписи на листах
представлены в прил. 2.
Отдельные разделы курсового проекта предусматривается выполнить с
применением ЭВМ.
4. ТРЕБОВАНИЯ К ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА
Графическая часть курсового проекта содержит 2 листа формата А1, где
размещаются: план цеха с расстановкой оборудования и указанием основных питающих
линий от цеховой ТП к узлам нагрузки, принципиальная однолинейная схема
электроснабжения цеха. На принципиальной схеме в соответствии с действующими
ГОСТами ЕСКД изображаются все выбранные элементы системы электроснабжения с
указанием их типа и номинальных параметров.
Угловой штамп на чертеже — по прил. 3.
5. ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Полностью оформленные материалы проекта представляются студентом
руководителю в сроки, установленные графиком проектирования для курсового проекта
(прил. 1). После проверки, а при необходимости и после доработки, проект представляется
к защите. Защита курсового проекта происходит в присутствии руководителя проекта При
защите студент должен сделать краткий доклад по результатам работы и ответить на
предложенные ему вопросы.
6. ГЛАВЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Введение
1. Краткая характеристика предприятия и исходные данные
1.1. Характеристика предприятия
1.2. Характеристика источника питания
1.3. Климатические условия
1.4. Выбор напряжений
1.5. Краткое описание технологического процесса
2. Расчет и систематизация электрических нагрузок
2.1. Постановка задачи и методы расчета
2.2. Пример расчета электрических нагрузок (метод упорядоченных диаграмм)
2.3. Расчет нагрузок освещения
3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
3.1. Постановка задачи
3.2. Выбор числа трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности
3.3. Выбор места расположения подстанции
4. Построение цеховой схемы электроснабжения
4.1. Постановка задачи
4.2. Выбор сечений жил кабелей и шинопроводов
4.3. Выбор распределительных силовых шкафов
4.4. Технико-экономическое сравнение вариантов
4.5. Выбор оборудования на напряжение 0,4 кВ
4.5.1. Выбор предохранителей
4.5.2. Выбор автоматических выключателей
4.5.3. Выбор сечений проводов
4.5.4. Выбор пускателей
Список литературы
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.
ВВЕДЕНИЕ
В пояснительной записке необходимо отразить развитие рассматриваемой. Отрасли
промышленности. Рассмотреть перспективы развития систем электроснабжения
промышленных предприятий, проблемы, стоящие перед специалистами, работающими в
системах электроснабжения. Раздел «Введение» в пояснительной записке не нумеруется.
Остальные разделы и подразделы внутри разделов должны нумероваться арабскими
цифрами. Номер подраздела состоит из номера раздела и порядкового но подраздела,
разделенных точкой.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯТИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
В пояснительной записке необходимо дать краткое содержание технологического
процесса, характеристику основных приемников электроэнергии цеха по роду тока,
напряжению, режиму работы и требованиям, предъявляемым к бесперебойности
электроснабжения. Отнесение электроприемников к соответствующей категории должно
быть обосновано и определено их процентное содержание. Для решения вопросов по
выбору исполнения электрических сетей, подстанций и электрооборудования необходимо
дать характеристику производственной среды с классификацией помещений по
окружающей среде. Следует указать размеры цеха.
1. РАСЧЕТ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.
Определение электрических нагрузок производится с целью выбора числа и
мощности трансформаторов, выбора кабелей и шинопроводов, проверки их по нагреву и
потере напряжения, для расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора
коммутационно-защитной аппаратуры и компенсирующих устройств. Для расчета
электрических нагрузок рекомендуется применять следующие методы: метод
коэффициента максимума и средней мощности при курсовом проектировании и для
определения расчетной мощности одного из наиболее энергоемких цехов при дипломном
проектировании; метод коэффициента спроса и установленной мощности для определения
расчетной мощности цехов предприятия при дипломном проектировании и метод
удельных мощностей для определения расчетных нагрузок осветительных сетей.
Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение
электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют
электрооборудование системы электроснабжение, определяют потери мощности и
электроэнергии.
В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные
методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и
вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:
- установленной мощности и коэффициенту спроса;
- средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных
диаграмм);
- средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статический
метод);
- средней мощности и коэффициенту формы.
Ко второй группе относятся методы расчета по:
- удельному расходу электроэнергии на единицу производственной площади;
- удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме
выпуска продукции за определенный период времени.
При проведении укрупненных расчетов пользуются методами, базирующими на
данных о суммарной установленной мощности отдельных групп приемников отделения,
цеха, корпуса. Методы, основанные на использовании данных о единичных приемниках,
относят к наиболее точным /1/.
Подробно рассмотрим метод упорядоченных диаграмм, по которому и произведем
расчет электрических нагрузок на III уровне системы электроснабжения.
По этому методу расчетную активную нагрузку приемников электроэнергии
питающих и распределительных сетей (включая трансформаторные и преобразователи)
определяют по средней мощности и коэффициенту максимума из выражений (2.4) [1]:
Pð  Pcp.  K ìa  K ì.a  K k.a
n
P
(2.1)
í
i 1
Значение коэффициента максимума зависит от коэффициента использования К н.а
данной группы приемников и эффективного числа приемников Nэф. Группы различных по
номинальной мощности и режиму работы приемников понимают число однородных по
режиму работы приемников одинаковой мощности, которая обуславливает ту же
расчетную нагрузку, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной
мощности и режиму работы приемников.
N ýô.  (
n

i 1
n
Pí ) 2 /(
P
2
í )
i 1
(2.2)
Коэффициент максимума можно определить по кривым или таблице, приведенной
в [2]. Расчетную активную нагрузку поэтому методу принимают равной:
при Nэф. 10
Qр=1,1 Qср.м.
при Nэф. 10
Qр=Qср.м.
В методе упорядоченных диаграмм принята допустимая для инженерных расчетов
погрешность, равная 10%. Однако на практике применение этого метода обуславливает
погрешность 20-40%, поэтому применение требует отрицательного анализа исходных
данных и результатов расчета.
Этим методом удобно пользоваться как при расчете электрических нагрузок IIуровня, так и при расчете нагрузок III уровня. В последнем случае коэффициент
максимума Км не используется, а используется коэффициент технологических потерь .
PÍ
III
 λ
n
K
Q H III  λ
è
 Pí
i 1
n
K
è
 Pí  tgα
i 1
где КИ – коэффициент использования.
Результаты расёта должны быть приведены в таблице 2.1
(2.3)
(2.4)
Таблица 2.1.
Расчет электрических нагрузок третьем уровне
№ п/п
Электроприемники (ЭП)
Установленная
мощность,
Кол приведенная к
-во ПВ=1, кВт
ЭП
Рн.i,
Рнi,
кВт
Коэффи
циент
использо
вания
tg
КИ
кВт
Наименование цеха
Максимальная
нагрузка
Cредняя нагрузка
Рсм=Ки
Рн
кВт
Qсм=Рсмt
g,
кВАр

Рм=Рсмλ,
кВт
расчетная
Qсм=Рмtg Sм=√Рм2+Q
2

м
кВА
кВАр
2.3 Расчет освещения
Расчёт освещения проводим по методу удельной мощности
Удельной мощностью при расчете осветительной установки называют мощность
источника света, приходящуюся на один квадратный метр освещаемой поверхности
W
PОБЩ
, Вт/м2
(2.5)
S
где
Робщ — суммарная мощность источников света, Вт; S — освещаемая площадь, м2.
Величина удельной мощности зависит от типа светильника, коэффициентов
отражения потолка и стен, площади освещаемого помещения, нормированной
освещенности и расчетной высоты подвеса светильника, т. е.
W  f (TC ,  П ,  CT , S , E , h),
(2.6)
где Тс — тип светильника.
Полученное значение мощности освещения заносим в таблицу расёта нагрузок на третьем
уровне.
3.ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1 Постановка задачи
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и
цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть
технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние
на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.
Критериями
при
выборе
трансформаторов
являются
надежность
электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность.
Оптимальный вариант выбирается на основе сравнения капиталовложений и годовых
эксплуатационных расходов.
Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует стремиться выбирать
не более двух стандартных мощностей основных трансформаторов (не считая
вспомогательных). Это ведет к сокращению складского резерва и облегчает замену
поврежденных трансформаторов. Желательно, где это осуществимо, установка
трансформаторов одинаковой мощности.
При сооружении цеховых трансформаторных подстанций предпочтение следует
отдавать
комплектным
трансформаторным
подстанциям
(КТП),
полностью
изготовленным на заводах. /1/
Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером
электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а
также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными
требованиями.
Выбор числа трансформаторов цеховой ТП зависит от категории
электроприемников.
Однотрансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок,
допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или
при резервировании, осуществленном по перемычкам на вторичном напряжении, т.е. они
допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380 – 660 В
небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.
Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих
случаях:
1)
при преобладании потребителей I и II категорий и наличии потребителей
особой группы;
2)
для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов
общезаводского назначения (компрессорные и насосные станции);
3)
для цехов с высокой удельной плотностью нагрузки (выше 0,5 – 0,7 кВА/м2);
4)
при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.
Для двухтрансформаторных подстанций также необходим складской резерв для
быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя
одного трансформатора на длительный срок. Оставшийся в работе трансформатор должен
обеспечивать электроснабжение потребителей I категории на время замены
поврежденного трансформатора.
Ориентировочный выбор мощности трансформаторов производится по удельной
плотности σн нагрузки:
σн=Sр/F
(3.1)
где Sр – расчетная нагрузка цеха (группы цехов), кВт; F – площадь цеха (группы цехов),
м2 .
При плотности нагрузки напряжением 380В до 0,2 кВА/м2 применяются
трансформаторы мощностью до 1000 кВА включительно, при σн=0,2 – 0,3 кВА/м2 мощностью 1600 кВА, более 0,3 кВА/м2 – целесообразность применения трансформаторов
мощностью 1600 кВА или 2500 кВА должна определяться технико-экономическим
расчетом.
В зависимости от исходных данных различают два метода выбора номинальной
мощности трансформаторов:
1.
по заданному суточному графику нагрузки цеха (группы цехов) за
характерные сутки года для нормальных и аварийных режимов;
2.
по расчетной мощности для тех же режимов.
В первом случае мощность трансформаторов выбирают по перегрузочной
способности трансформатора. Во втором случае выбор мощности трансформаторов
производится исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом
минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. При этом
номинальная мощность трансформаторов Sном.т определяется по средней нагрузке Sр за
максимально загруженную смену:
S HOM .T 
SP
nK Ç
(3.2)
где п – количество трансформаторов; КЗ – коэффициент загрузки трансформатора.
Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории
надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа
резервирования. Рекомендуется применять следующие коэффициенты загрузки
трансформаторов:
1)
при преобладании нагрузок I категории для двухтрансформаторных ТП
КЗ=0,65÷0,7;
2)
при преобладании нагрузок II категории для однотрансформаторных ТП в
случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении КЗ=0,7÷0,8;
3)
при преобладании нагрузок II категории и наличии централизованного
(складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках III категории КЗ=0,9÷0,95.
3.2. Выбор числа трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности
При выборе числа и мощности трансформаторов одновременно должен решаться
вопрос об экономичности, экономически целесообразной величине реактивной мощности,
передаваемой через трансформаторы в сеть напряжением до 1кВ.
Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низшего напряжения
(НБК) определяют в два этапа:
1.
выбирают экономически оптимальное число цеховых трансформаторов;
2.
определяют дополнительную мощность НБК в целях оптимального
снижения потерь в трансформаторах и сети 6-10кВ предприятия.
Суммарная расчетная мощность Qнк НБК согласно [1] равна:
Qнк=Qнк1+Qнк2
(3.3)
где Qнк1 и Qнк2 – суммарные мощности НБК, определенные на двух указанных этапах
расчета.
Реактивная мощность, найденная по формуле (3.3), распределяется между
трансформаторами пропорционально их реактивным нагрузкам.
Рассмотрим первый этап. Минимальное число цеховых трансформаторов Nmin
одинаковой мощности Sном.т., предназначенных для питания технологически связанных
нагрузок за наиболее загруженную смену определяется по формуле [1]:
Nmin=Рср.м./(КзSном.т.)+N
(3.4)
где Рср.м. – средняя активная мощность за наиболее загруженную смену, кВт; Кз –
рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора, согласно [1]; N – добавка до
ближайшего целого числа.
Экономически оптимальное число трансформаторов Nопт определяется
оптимальными затратами З* на передачу реактивной мощности и отличается от Nmin на
величину m [1]:
Nопт=Nmin+m
(3.5)
где m – дополнительно установленные трансформаторы, определяются по рис. 4.7 [1].
Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через
трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ определяют по формуле
2
Q max т  (N опт  К з  Sном.т ) 2  Р ср.м.
(3.6)
Суммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение до 1 кВ составит
Qнк1=Qср.м - Qmax т
(3.7)
где Qср.м – суммарная средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену на
напряжение до 1 кВ.
Если в расчетах окажется, что Qнк10, то установка батарей конденсаторов при
выборе оптимального числа трансформаторов не требуется.
Рассмотрим второй этап. Дополнительную мощность QНК2 НБК для данной группы
трансформаторов определяем по формуле:
QНК2=Qср.м - QНК1 - NоптSном.т
(3.8)
где  – расчетный коэффициент, определенный по рис. 4.9 /1/.
3.3. Выбор места расположения подстанции
Подстанция является одним из основных звеньев системы электроснабжения
любого промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанций по
территории промышленного предприятия – важнейший вопрос при построении
рациональных систем электроснабжения.
Первое представление о характере распределения нагрузок по территории объекта
получают с помощью картограммы нагрузок. Картограммой нагрузок называют план, на
котором изображена картина средней интенсивности распределения нагрузок приемников
электроэнергии. Картограмму нагрузок строят как на плане расположения приемников
электроэнергии в цехах, так и на генеральном плане всего промышленного предприятия.
Если картограмму строят на генеральном плане промышленного предприятия, то в
качестве приемников электроэнергии рассматривают цеха.
Картограмма электрических нагрузок может быть построена с помощью:
1)
окружностей, площадь которых соответствует в выбранном масштабе
расчетным нагрузкам;
2)
координат условного центра активных и реактивных электрических
нагрузок;
3)
потенциальных функций.
Подробно рассмотрим метод потенциальных функций. Сущность этого метода
заключается в следующем. Проводится аналогия между нагрузками Рi приемников,
расположенных в точках (xi; yi) и потенциалами некоторых источников энергии,
расположенных в тех же точках. Будем считать, что потенциалами этих источников в
точках их расположения равны нагрузкам Рi приемников. При переходе в любую другую
точку (xi; yi) потенциалы их убывают, а в некоторых точках удаленных от мест
расположения приемников, близко к нулю. Существуют эквипотенциальные контуры,
которые описываются значениями функции, определенной суммой потенциалов всех
источников энергии. Такие контуры разделяют заданное множество приемников энергии
на группы; вершины графика потенциальной функции определяют области расположения
ЦЭН в этих группах. Потенциальные функции нагрузок приемников электроэнергии
выражают различными формулами. Для построения картограммы нагрузок можно
выбрать показательную форму потенциальной функции. Для построения картограммы
нагрузок можно выбрать показательную форму потенциальной функции.
П(xi yi)=∑ Рi
(3.9)
где α - параметр контрастности рельефа графика потенциальной функции, задается
проектировщиком. Число групп, на которые разделяется множество приемников
электроэнергии эквипотенциальными контурами, зависит от значения параметра
контрастности.
Таблица 3.1
№ ЭП
1
2
Р, кВт
Х, м
У, м
4. ПОСТРОЕНИЕ ЦЕХОВОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Постановка задачи
Цеховые сети промышленных предприятий выполняются на напряжение до 1 кВ.
На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие
факторы, как степень ответственности электроприемников, режимы их работы,
размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения.
Цеховые сети должны обеспечивать необходимую надежность электроснабжения,
быть удобными и безопасными, иметь оптимальное технико-экономические показатели,
иметь конструктивное исполнение обеспечивающее применение индустриальных и
скоростных методов монтажа.
Схемы цеховых сетей, как и заводских, делят на магистральные и радиальные.
Линию цеховой сети, отходящую от РУ низшего напряжения цеховой ТП и
предназначенную для питания наиболее мощных приемников называют главной
магистралью. Они рассчитываются на токи 6300 А и имеют небольшое количество
присоединений.
Магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения,
обладают универсальностью. Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях,
если этому не препятствует территориальное расположение нагрузок, условия среды и
технико-экономические показатели.
Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий
цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и
предназначенных для питания небольших групп приемников расположенных в различных
местах. Радиальные схемы применяют в случае невозможности применения
магистральных.
В зависимости от принятой схемы и условий окружающей среды цеховые
электрические сети выполняют шинопроводами, кабельными линиями и проводами.
Магистральные сети выполняют открытым, защищенным и закрытым
шинопроводом. Кабели применяют в основном в радиальных сетях для питания мощных
сосредоточенных нагрузок или узлов нагрузок. При прокладке кабелей внутри зданий их
располагают открытым способом по стенам, колонкам, перекрытиях, в трубах,
проложенных в полу и перекрытиях, каналах, блоках. Наиболее распространенной в
производственных помещениях является прокладка кабелей в специальных каналах, если
в одном направлении прокладывается большое количество кабелей.
4.2. Выбор сечений жил кабелей и шинопроводов
Согласно /2/ проектирование и сооружение кабельных линий должны
производиться на основе технико-экономических расчетов с учетом развития сети,
ответственности и назначения линии.
Тип кабеля и его сечение определяется из условия среды цеха и по величине
расчетного тока.
Сечение кабеля выбирается по длительно-допустимому току, который
определяется:
I дл.доп. 
Кз  Iз
Кt  Кn
(4.1)
где I дл.доп. - длительно-допустимый ток кабеля с учетом всех коррекций; Кз – коэффициент
защиты; Кt – температурный коэффициент; Kn – поправочный коэффициент.
Полученные результаты заносятся в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
Выбор кабелей
Линия
Iрасч, А
Iдоп, А
расчетный
принятый
1 вариант
Тип кабеля
2 вариант
.
В таблице 4.2 представляются типы и параметры выбранных шинопроводов.
Таблица 4.2.
Выбор шинопроводов
Линия
Тип
Iр, А
Iном, А
Электроди
намическая
стойкость,
кА
Термическ
ая
стойкость,
кА
Сопротивление на
фазу, Ом/км
r
х
1 вариант
2 вариант
4.3. Выбор распределительных силовых шкафов
Силовые пункты и шкафы выбирают с учетом условий воздуха рабочей зоны,
числа подключаемых электроприемников электроэнергии к силовому пункту и их
расчетной нагрузки (Iрасч. группы приемников должен быть не меньше Iном
распределительного пункта). результаты выбора заносятся в таблицу 4.3.
Таблица 4.3
Выбор распределительных шкафов
РП
Imax, А
Iном. шк, А
Тип шкафа
Число отходящих линий и
токи предохранителей
1 вариант
2 вариант
4.3. Выбор распределительных силовых шкафов
Силовые пункты и шкафы выбирают с учетом условий воздуха рабочей зоны,
числа подключаемых электроприемников электроэнергии к силовому пункту и их
расчетной нагрузки (Iрасч. группы приемников должен быть не меньше Iном
распределительного пункта). результаты выбора заносятся в таблицу 4.3.
Таблица 4.3
Выбор распределительных шкафов
РП
Imax, А
Iном. шк, А
Тип шкафа
1 вариант
Число отходящих линий и
токи предохранителей
2 вариант
4.4 Технико-экономическое сравнение вариантов.
Наиболее экономичными решениями электроснабжения является вариант,
отвечающий техническим требованием и имеющим наименьшее приведенные затраты.
Приведенные затраты, руб/год являющиеся мерой стоимости, определяется для
изменяемой части сопоставляемых вариантов по выражению /5/
З=ЕнКе+Ин
(4.7)
где Ен коэффициент приведения (нормативный коэффициент эффективности); К е –
единовременные капиталовложения, определяемые в руб, с учетом стоимости монтажа и
строительной части; Ин
- ежегодные издержки производства при нормальной
эксплуатации, руб/год.
Ежегодные издержки производства при единовременном вводе сооружения в
эксплуатацию Ин и для каждого периода t при вводе сооружения по очереди nt
определяется по соответствующим значениям амортизационных отчислений И а,
затраченным на электроэнергию Им и расходов по эксплуатации Иэ:
Иt = Иа+ Им+ Иэ
(4.8)
Амортизационные отчисления, руб, рассчитывают по годовым нормам Еа /2/ и по
капиталовложениям на вновь сооружаемые Ке элементы электроснабжения:
Иа= Еа* Ке ;
(4.9)
Затраты на электроэнергию, руб., определяются стоимостью потерь электроэнергии
в электрической сети рассматриваемого варианта:
Им=∆Рм*m
(4.10)
где
m – стоимость 1 кВт максимальных активных нагрузочных потерь,
руб/кВт*год. Стоимость 1 кВт потерь определяется для каждой энергосистемы на
основании действующих тарифов в зависимости от годового числа использования
максимума потерь τм (ч/год)
m=(
(4.11)
где Тм число часов использования максимума нагрузки предприятия; α основная
ставка двухставочного тарифа руб/кВт; дополнительная ставка за 1 кВт*ч
Число часов использования максимума потерь τм можно найти по формуле
τм=
(4.12)
Расходы на эксплуатацию Иэ обычно определяют
Иэ= Етр*Ке
(4.13)
Определяем приведенные затраты
Ке∑= Ке(ШРА1)+ Ке(ШРА4)
(4.13)
Определяем амортизационные отчисления на кабели. Норму амортизационных
отчислений определим по /2/:
Иа∑= Еа* Ке∑
Определяем эксплуатационные расходы, коэффициент определяется по:
Иэ∑= Етр*Ке∑
Определим затраты на электроэнергию для этого необходимо найти потери
активной мощности в линиях. Рассмотрим линию к ШРА1. Максимально активные потери
в линии, кВт:
∆Рм=3*I max*r0 *L*10-6,
(4.14)
где r0 – удельно-активное сопротивление кабеля, мОм/м; L – длина кабельной
линии, м; I max – максимальный ток, А.
Затраты на электроэнергию:
Име=m*∆Р∑
Определим ежегодные издержки производства по первому варианту:
Ин= Иа∑+ Иэ∑+ Име
Приведенные затраты на кабельные линии
Линия
Тип и сечение
кабеля
Дли
на,
м
Ке, руб.
Куд,
r0,
тыс.руб. мОм/м
/м
1 вариант
I max, А
∆Рм, кВт
З,
руб./год
Итого по 1 варианту
2 вариант
Итого по 2 варианту
Сравнивая приведенные затраты обоих вариантов, выбираем наиболее выгодный
по растратам. И дальнейший расчёт производим для этого варианта.
4.5. Выбор оборудования на напряжение 0,4 кВ
4.5.1. Выбор предохранителей
Предохранитель предназначен для защиты электрических установок от токов
короткого замыкания и перегрузок. Но защита от перегрузок возможна при условии, что
защищаемые элементы будут выбраны с запасом по току превышающем примерно на 25
% номинальный ток плавких вставок. Основными характеристиками предохранителя
являются: номинальный ток плавкой вставки, Iном вст; номинальный ток предохранителя
Iном пр; номинальное напряжение предохранителя Uном пр; номинальный ток отключения
предохранителя, Iном ОТК; защитная (времятоковая) характеристика предохранителя.
Наибольшее распространение в сетях напряжением до 1 кВ получили
предохранители типа НПН (насыпной неразборный) и ПН2 (насыпной разборный).
Различают: инерционные – типа ИП, способные выдержать значительные
кратковременные перегрузки, и безынерционные – НПН, ПН2 с ограничительной
способностью к перегрузкам /1/.
Выбор предохранителей производят по условиям:
Uном пр ≥ Uс;
Iном ОТК ≥ Iк max;
(4.3)
Iном пр ≥ Iр max;
где Uс – номинальное напряжение сети; Iк max – максимальный ток короткого замыкания
сети; Iр max – максимальный рабочий ток сети.
Плавкую вставку предохранителя выбираем с учетом следующих условий:
А) для индивидуального предохранителя:
Iном вст ≥ 1,1* Iн.эп;
Iном вст ≥
;
(4.4)
Б) для узлового предохранителя:
Iном вст ≥ 1,1* Iрасч;
Iном вст ≥
;
(4.5)
где Iн.эп – номинальный ток электроприемника; Iпуск – пусковой ток одного двигателя,
Iпуск=Кпуск* Iн.эп; Iпик – пиковый ток; Iрасч – расчетная нагрузка узла; α – коэффициент
перегрузки, учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в
режиме пуска и принимаемый 1,6÷2 для тяжелых и 2,5 для легких условий пуска.
Таблица 4.5
Выбор предохранителей
ЭП
Кво
Рном
кВт
Расчетный ток,
А
Iн.эп
Iпуск
Iном вст, А (расч)
1,1*Iн.эп
Iном вст, А
(прин.)
Iпуск/α
Тип
предохра
нителя
4.5.2. Выбор автоматических выключателей
Наряду с плавкими предохранителями в установках напряжением до 1 кВ широко
применяется автоматические воздушные выключатели (АВ), выпускаемые в одно-, двух- и
трехполюсном исполнении постоянного и переменного тока. Их снабжают специальным
устройством релейной защиты, которые в зависимости от типа выключателя выполняют в
виде токовой отсечки, максимальной токовой защиты или двухступенчатой токовой
защиты. Для этого используют электромагнитные и тепловые реле – расцепители.
Условия выбора выключателей:
- номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети;
- отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи
короткого замыкания, проходящие по защищаемому элементу;
- номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного
тока нагрузки длительно – протекающего по защитному элементу;
Iн расц ≥ 1,1* Iн.эп
(4.6)
- при допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента,
автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается подбором
установки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя:
Iэм расц ≥ 1,25 Iпуск
(4.7)
где Iпуск – пусковой ток (для группы электроприемников - пиковый), Iпик=Iпуск+(Ip-КиIнmax).
Результаты вносятся в таблицу 4.6
Таблица 4.6
Выбор автоматических выключателей
Защищае
мое
оборудова
ние
Расч. ток
Iрасч
Iпуск или
Iпик
Iном расц,
А
расчетн
ый
I, А
Iэм расч, А
расчетный
Тип АВ
принятый
4.5.3. Выбор сечений проводов
Сечение проводов и жил кабелей цеховой сети выбираем по формуле (4.1) так как
линии,
отходящие
от
распределительных
силовых
шкафов,
защищаются
предохранителями, то для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального
тока плавкой вставки предохранителей коэффициент защиты будет равен: Кзащ=0,33 (табл.
7.6. /3/).
Для линий защищаемых автоматическими выключателями с нерегулируемой
обратно - зависимой от тока характеристикой Кзащ=1.
Для других линий выбор аналогичен, результаты заносятся в таблицеу 4.7
Таблица 4.7
Тип и сечение проводов
№ ЭП
Колво
Iзащ, А
Iдоп, А (расч)
расчетный
принятый
Тип и
сечение
провода
4.5.4. Выбор пускателей
Электромагнитные контакторы относятся к коммутационным аппаратам до 1000В,
предназначенным для включений и отключений приемников электрической энергии в
нормальных режимах, в основном для управления электродвигателями переменного и
постоянного тока
В магнитных пускателях предусматривается нулевая защита, предотвращающая
самопроизвольное включение контактора при восстановлении исчезнувшего ранее
напряжения.
Выбор контакторов и электромагнитных пускателей производится по
номинальному напряжению, номинальному току и категории применения. Проверка их на
электродинамическую стойкость и термическую стойкость не требуется.
Условие выбора: Iн пуск или контак ≥ Iн ЭП.
Результаты выбора пускателей для технического оборудования заносятся в таблицу
4.8.
Таблица 4.8
Выбор пускателей
Электоприемники
Кол-во
Iном эл, А
Iн пуск, А
Тип пускателя или
контактора
4.5.5. Выбор трансформаторов тока
Выбор и проверку трансформаторов тока (ТТ) на высокой стороне трансформатора
производим одновременно с выбором релейной защиты (см. раздел 9).
Выбор трансформаторов тока на низкой стороне силовых трансформаторов
производим по номинальному напряжению, номинальному первичному току, роду
установки, конструкции, классу точности.
Ip 
Sp
3  Uí
Рекомендуемая литература:
1.
Федоров А.А., Старкова Л.Е. «Учебное пособие для курсового и дипломного
проектирования»- М.: Энергоатомиздат, 1987.
2.
Правила
устройства
электроустановок/Минэнерго
СССР.
М.:Энергоатомиздат, 1985.
3.
Барыбин Ю.Г. и др. «Справочник по проектированию электроснабжения»
М.: Энергоатомиздат, 1990.
4.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть станций и подстанций»
- М.: Энергоатомиздат, 1989.
5.
Федоров А.А., Каменева В.В. «Основы электроснабжения промышленных
предприятий» - М.: Энергоатомиздат, 1984.
6.
Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных
предприятий». М.: Высшая школа. 1975.
7.
Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред.
Г.М. Кноринга. – М.: Энергия, 1976
8.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. –
М.: Энергия, 1980