Электроснабжение фермы КРС-600

1. Краткая характеристика технологического процесса объекта и источника питания

1.1 Классификация электропотребителей фермы по категориям надежности электроснабжения

1.2 Классификация помещений электропотребителей фермы по условиям окружающей среды

2. Определение электрических нагрузок цеха и фермы в целом с применением ЭВМ

2.1 Определение мощности цеховых электроприемников

2.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников

2.3 Определение расчетных нагрузок цеха и предприятия в целом

3. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов

3.1 Расчет сечения проводов и кабелей для подключения электроприемников и ШР

4. Расчет осветительной нагрузки цеха

5. Построение картограммы электрических нагрузок и разработка схемы распределительной сети фермы

6. Расчет токов короткого замыкания и выбор коммутационной аппаратуры ВН Заключение Литература

Особенностями электроснабжения сельскохозяйственных потребителей являются:

рассредоточенность электроприемников небольшой мощности по большой территории; и как следствие малая плотность нагрузок;

сезонная работа большинства потребителей.

В настоящее время предприятия агропромышленного комплекса столкнулись с рядом проблем, основными из которых являются:

изношенность машинно-тракторного парка и энергооборудования;

низкий уровень автоматизации и механизации;

недостаток финансирования.

Однако, несмотря на вес трудности в настоящее время в республике введены в эксплуатацию несколько экспериментальных животноводческих комплексов на новой технической основе с применением автоматизированных поточных технологических линий с применением микропроцессорной техники на основе передовых технологий и опыта других стран. В свою очередь введение в эксплуатацию таких предприятий ставит перед энергоснабжающими организациями такие задачи как повышение надежности электроснабжения и улучшения качества электроэнергии.

В структуре АПК многие потребители поставлены на промышленную основу. Поэтому к ним предъявляют требования, как и к промышленным предприятиям.

Как уже отмечалось ранее, сельские потребители потребляют относительно небольшую мощность, однако мощность отдельных потребителей достигает нескольких МВт. К ним относятся крупные комплексы КРС, птицеводческие предприятия и т. п.

Первостепенной задачей сельского электроснабжения является доведение стоимости электроэнергии до минимума.

Крупным потребителем электроэнергии станет животноводство, т.к. прежде всего животноводство рассматривается в качестве развития отрасли сельского хозяйства. Этого можно достичь только в результате повышения уровня механизации и электрификации работ на животноводческих комплексах по производству мяса и молока на промышленной основе.

Электроснабжение предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением промышленности и городов. Главная из них это необходимость подводить электроэнергию к огромному числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных по территории.

В результате протяжённость сетей на единицу мощности во много раз превышает эту величину в других отраслях народного хозяйства.

Целью данного курсового проекта является систематизация и углубление знаний по курсу «Электроснабжение предприятий АПК», а также по изученным ранее курсам «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрические системы и сети», «Релейная защита» и другие.

1. Краткая характеристика технологического процесса объекта и источника питания

Животноводство — специфическая отрасль, в которой можно быстро увеличить производство мяса и молока, разумеется при наличии соответствующих условий. Эта специфика обусловлена целым рядом хозяйственно биологических особенностей.

Комплекс КРС на 600 голов предназначен для содержания шестисот голов крупного рогатого скота. На комплексе также предусмотрены: коровник на 200 голов, родильное отделение, молочное отделение с расфасовкой молока, блок вспомогательных помещений, электрокотельная и градирня.

1.1 Классификация электропотребителей фермы по категориям надежности электроснабжения

С точки зрения надежности электроснабжения электропотребителей (ЭП) делят на 3 категории.

К первой категории относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный ущерб народному хозяйству.

В сельском хозяйстве (по рекомендации [1], стр.190) к ЭП 1-й категории относят животноводческие комплексы и крупные фермы.

Ко второй категории относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

В сельском хозяйстве (по рекомендации [1], стр.190) к ЭП 2-й категории относят животноводческие фермы с меньшей производительностью, чем при первой категории, кормоприготовительные заводы, отдельные цеха с механизированным приготовлением кормов, картофелехранилища вместимостью более 500 т. с холодоснабжением и активной вентиляцией, ЭП наиболее ответственных систем на комплексах и фермах молочного направления, а так же ЭП установок пожаротушения, водонапорных башен, установок теплоснабжения и всех котельных.

Потребители, не отнесенные к первым двум категориям, считают потребителями третьей категории.

Согласно этим рекомендациям присваиваем объектам фермы следующие группы по надежности электроснабжения см. табл.1.1:

Таблица 1.1: Категории надежности электроснабжения ЭП фермы

1.2 Классификация помещений электропотребителей фермы по условиям окружающей среды

По условиям окружающей среды помещения классифицируют:

Сухие нормальные помещения — влажность воздуха не более 60;

Влажные помещения — влажность 60 — 75;

Сырые помещения — влажность 75 — 100;

Особо сырые — влажность близка к 100;

Жаркие помещения — температура окружающей среды длительно держится более 30⁰С;

Пыльные помещения — выделение значительного количества технологической пыли, проникающей под кожухи электрооборудования, оседающей на проводниках и т. д.;

C химически активной средой, содержащей газы и пары, образуются отложения разрушающие, например, изоляцию.

Согласно рекомендациям присваиваем помещениям следующие классы по условиям окружающей среды см. табл.1.2:

Таблица 1.2: Классификация помещений по условиям окружающей среды

2. Определение электрических нагрузок цеха и фермы в целом с применением ЭВМ

2.1 Определение мощности цеховых электроприемников

электрический нагрузка силовой сеть Каждую единицу оборудования цеха заменяем эквивалентным двигателем, выбираемым по (1, стр. 5, табл.1.1), по следующему условию:

(2.1)

где: Рном — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Руст — установленная мощность единицы оборудования.

Номинальный ток электродвигателя определяется как:

(2.2)

Приведем пример расчета для единицы оборудования цеха.

Агрегатный станок, поз.11 на плане расчетного цеха (Руст = 12,7 кВт), из условия (2.1) по (1,стр.5,табл.1.1) выбираем двигатель 4А160S2У3 со следующими параметрами:

Рном = 15 кВт; з = 88%, cos ц = 0,91.

По формуле (2.3) определим номинальный ток двигателя:

;

Для дальнейшего определения нагрузок необходимо по (1, стр. 5, табл.1.1) для каждой единицы оборудования выбрать Ки:

Для агрегатного станка Ки = 0,12;

Результаты выбора двигателей цеха приведем ниже в таблице 2.1:

Таблица 2.1 Результаты выбора двигателей

2.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников

Выбор магнитных пускателей

Для управления электродвигателями принимаем магнитные пускатели серии ПМЛ с тепловыми реле типа РТА.

Условие выбора пускателей:

(2.3)

Тепловые реле предназначены для защиты двигателей от перегрузок, выполняются в виде реле с биметаллической пластиной. В зависимости от вида пускателя, встроенные в пускатель тепловые реле по току имеют стандартные значения.

Выбор автоматических выключателей

Согласно (4) выбор автоматов производится в соответствии со следующими общими требованиями:

номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу:

(2.4)

токи срабатывания автоматов при коротком замыкании и при перегрузках выбираются такими, чтобы цепь не размыкалась в нормальном режиме и кратковременных перегрузках. Ток кратковременной перегрузки — пусковой ток. Для расцепителей автоматов всех типов уставка тока мгновенного срабатывания принимается:

(2.5)

Из анализа защитных характеристик расцепителей известно, что если принять ток замедленного срабатывания при перегрузке равным номинальному току расцепителя, т. е. не менее (Iр), то при токе кратковременной перегрузки

(Iп = 4Iр) отключение будет происходить довольно долго. Для исключения срабатывания расцепителя в нормальном режиме принимают:

(2.6)

Приведем пример выбора пусковой и защитной аппаратуры для токарно-винторезного станка (поз.1 на плане цеха):

Параметры двигателя:; ;

Из условий (2.4), (2.6) произведем выбор защитного выключателя:

;

;

Для защиты токарно-винторезного станка применим автоматический выключатель (1, стр. 50, табл.5.11): АЕ2043 — 63/50.

По условию (2.5) проверяем электромагнитный расцепитель:

максимальное значение тока для данного автомата:

;

Выбранный автомат удовлетворяет всем поставленным условиям.

По условию (2.3) произведем выбор магнитного пускателя:

;

Для управления принимаем магнитный пускатель серии ПМЛ-263 102 со встроенными тепловыми реле типа РТА — 80 (1, стр. 18, табл.3.1);

Результаты выбора защитных аппаратов приведём в таблице 2.2:

Таблица 2.2 Результаты выбора пусковой и защитной аппаратуры

2.3 Определение расчетных нагрузок цеха и предприятия в целом

Одним из основных универсальных методов определения расчётных электрических нагрузок является метод упорядоченных диаграмм, предложенный Каяловым Г. М.

Согласно методу упорядоченных диаграмм, расчётная нагрузка для группы электроприёмников определяется по формуле:

(2.7)

где: Рном — групповая номинальная мощность, определяемая как сумма номинальных мощностей, приведённых к длительному режиму работы;

Рср — средняя нагрузка группы электроприёмников;

Ки — групповой коэффициент использования по активной мощности, определяемый по индивидуальным справочным коэффициентам использования для отдельных электроприёмников (Ки) по формуле:

(2.8)

Кмах — коэффициент максимума по активной мощности, определяемый по справочным таблицам или специальным кривым, в зависимости от эффективного числа приёмников электроэнергии (Nэ) и группового коэффициента использования по активной мощности ().

Эффективным числом электроприёмников называется такое число электроприёмников одинаковой мощности, которое обуславливают ту же величину расчётной нагрузки, что и группа электроприёмников различных по мощности и режиму работы. Эффективное число электроприёмников есть отношение квадрата суммы мощностей электроприёмников к сумме их квадратов:

(2.9)

Расчётная реактивная нагрузка электроприёмников определяется по формуле:

(2.10)

где: коэффициент максимума по реактивной мощности;

тангенс, соответствующий коэффициенту мощности, для характерных групп электроприёмников.

Расчётная силовая нагрузка определяется по формуле:

; (2.11)

Для конкретного цеха (в соответствии с вариантом задания) необходимо произвести расчёт электрических нагрузок. В данном цеху известны основные электрические параметры и расположение каждой единицы оборудования, а также известна специализация цеха. При таких исходных данных можно сделать вывод, что метод упорядоченных диаграмм наиболее оптимален для решения задачи по определению нагрузок.

Задачу определения расчётных нагрузок для облегчения рутинных вычислений возложим на программный пакет Excel, результаты вычислений приведены в приложении.

На стадии проектирования при неизвестных мощностях электроприёмников для определения расчётной максимальной силовой нагрузки узла СЭС (отдельный цех, предприятие в целом) пользуются методом коэффициента спроса.

Метод базируется на применении укрупнённых показателях коэффициента спроса (Кс) и коэффициента мощности () для данной характерной группы электроприёмников или отдельных отраслей промышленности:

(2.12)

где: Кс — коэффициент спроса.

Это отношение максимальной активной мощности группы электроприёмников к номинальной мощности той же группы: принимаем (2, с.11−33, табл.24−2 — 24-в).

Приведём ниже расчёт силовой нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и фермы в целом приведём в виде таблицы 2.3.

Дом животновода:

Рном = 21 кВт; Кс = 0,9; .

;

кВАр ();

кВА;

Таблица 2.3 Результаты расчёта силовой нагрузки цехов

Осветительную нагрузку цехов и фермы в целом определяем по методу удельной мощности. Удельная мощность W [вт/ м²] есть частное от деления всей мощности ламп на площадь помещения или здания. Она зависит от весьма многих факторов, но в общем довольно устойчива для определённых групп помещений, что позволяет использовать систематизированные значения W по выполненным проектам для предварительного определения мощности на стадии проектного задания. Значения удельной мощности выбираются в зависимости от типа помещения, нормы освещённости и площади по (8, стр. 159, табл.5.38).

Расчётная осветительная нагрузка определяется по формуле:

(2.13)

где: площадь помещения где выбирается освещение;

удельная мощность для определения расчетной осветительной нагрузки.

Приведём ниже расчёт осветительной нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и фермы в целом приведём в виде таблицы 2.4.

Дом животновода:

S = 420 м²; W = 11,5 Вт/ м2; ;

кВт;

кВАр ();

кВА;

Таблица 2.4 Результаты расчёта осветительной нагрузки

Для расчёта осветительной нагрузки коэффициент мощности принимаем:

Суммарная нагрузка цехов и предприятия в целом определяется по формуле:

(2.14)

Приведём ниже расчёт суммарной нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и предприятия в целом приведём в виде таблицы 2.5.

Дом животновода:

кВт;

кВАр;

кВА;

Таблица 2.5 Результаты расчёта суммарной нагрузки

Суммарная нагрузка завода по таблице 2.5 рассчитана без учёта разновременной работы цехов. Учёт данного фактора можно произвести введя коэффициент разновременности максимумов нагрузок Кр.

Тогда расчетная нагрузка по заводу определяется по формуле:

(2.15)

где: Кр — коэффициент разновременности максимумов нагрузок (0,75−0,85); Ррi — активная мощность i-го цеха; Qрi — реактивная мощность i-го цеха.

Расчетная нагрузка фермы КРС:

3. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов

3.1 Расчет сечения проводов и кабелей для подключения электроприемников и ШР

Выбор сечений проводникового материала в системах до 1000 В осуществляется исходя из тепловых нагрузок. При этом должен обеспечиваться учет защитных характеристик аппаратов электрической сети, учет прокладки и температурного режима, при котором работает проводниковый материал. Выбор производится по формулам:

(3.1)

где Кз — коэффициент, учитывающий требования к конструкции систем электроснабжения (если защита производится автоматами, то Кз = 0,66);

Iср.защ.ап — ток срабатывания защитного аппарата;

Кп и Кt — коэффициенты учитывающие тип прокладки и температурный режим среды.

(3.2)

где Iр — расчетный ток, протекающий в номинальном режиме.

Результаты выбора проводов и кабелей по всем участкам приведём в таблице 3.1:

Таблица 3.1 Результаты выбора проводов и кабелей

Примечание: На всех участках цеховой сети провода проложены в трубах в полу. Кабели проложены по стенам на кронштейнах.

Основным назначением сети напряжением до 1000 В на промышленных предприятиях является распределение электроэнергии внутри цехов и непосредственное питание большинства видов электроприемников.

Схемы цеховых сетей должны удовлетворять следующим требованиям:

Иметь оптимальные технико-экономические показатели;

Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения в зависимости от категории электроприемников;

Быть удобными в эксплуатации;

Допускать применение индустриальных методов монтажа;

Учитывать перспективу роста нагрузки и возможность изменения мест расположения электроприемников на плане цеха.

На участках цеха для распределения электроэнергии, поступающей по питающим линиям, между группами силовых электроприемников, устанавливаются распределительные силовые шкафы.

Для управления отдельными электроприемниками, например, кранами, устанавливаются ящики управления.

В этих устройствах (силовые шкафы и ящики управления) сосредоточена коммутационно-защитная аппаратура (рубильники, предохранители, автоматические выключатели), предназначенная для управления электроприемниками напряжением до 1000 В, и их защиты от коротких замыканий и перегрузки.

Выбор распределительных силовых шкафов производим по каталогу «Иносат» в зависимости от:

расчетного тока группы электроприемников;

количества присоединяемых ответвлений;

значений пиковых токов присоединений.

Силовая сеть проектируемого цеха представлена следующим образом:

Питание в проектируемый цех заводится через КТП, от которой запитываются силовые шкафы и шкафы питания освещения. От силовых шкафов электрическая энергия расходится по проводам (согласно плана цеха, см. графическую часть), сами потребители непосредственно запитываются от силовых шкафов. Имеются также потребители, запитываемые непосредственно от КТП по кабельным линиям.

Выбор защитных аппаратов ШР и ТП

Для защиты электроприёмников в распределительных шкафах имеются вводные выключатели, выбор которых основан на тех же принципах, что и выбор выключателей автоматов приемников электроэнергии, но с условием — уставки должны отличаться не менее чем в 1,5 раза от уставок присоединяемого к шкафу оборудования.

Таблица 3.2 Результаты выбора защитных аппаратов ШР

Примечание: для питания цехов применяются КТП (комплектные трансформаторные подстанции), в которых предусмотрена защита при помощи предохранителей. Расчет последних с выбором КТП производится далее.

Выбор типов ШР

Выбор распределительных силовых шкафов производим по каталогу «Иносат» (7) в зависимости от:

расчетного тока группы электроприемников;

количества присоединяемых ответвлений;

значений пиковых токов присоединений.

Результаты выбора ШР представим ниже в виде таблицы 3.3:

Таблица 3.3 Результаты выбора ШР

Расчет сечения проводов и кабелей для подключения ШР

Результаты выбора кабелей по всем участкам приведём в таблице 3.4:

Таблица 3.4 Результаты выбора проводов и кабелей

Примечание: На всех участках сети от ШР к ТП кабели проложены открыто на кронштейнах по стене.

Выбор труб

Согласно (3) применение пластмассовых труб позволяет экономить стальные трубы, а также снизить трудоемкость трубных электропроводок. Пластмассовые трубы применяются из винипласта, полиэтилена и полипропилена. Винипластовые трубы жесткие, их применяют для скрытых и открытых прокладок во всех средах, кроме взрывоопасных и пожароопастных, а также для прокладок в горячих цехах.

Диаметр трубы для прокладки в ней провода, производится по формуле:

(3.3)

где D — диаметр трубы;

d — наружные диаметры проводов;

n — число проводов и кабелей данного диаметра.

Выбор труб приведем в спецификации.

Результатом расчетов данного пункта стал выбор проводникового материала на всех участках проектируемого цеха, начиная от отдельных электроприемников до цеховой ТП. Для каждой группы потребителей были выбраны типовые силовые шкафы фирмы «Иносат». Было произведено согласование защитных аппаратов различных «уровней» цеховой сети. Разработанная схема цеховой сети представлена в графической части проекта.

4. Расчет осветительной нагрузки цеха

Выбор источников света в помещениях осуществляется на основании сопоставления достоинств и недостатков существующих источников света (лампы накаливания (ЛН), газоразрядные лампы низкого давления (ЛЛ), газоразрядные лампы высокого давления (ДРЛ)).

Достоинства люминесцентных ламп низкого давления (ЛЛ):

— Высокая световая отдача.

— Значительный срок службы.

— Цветность излучения близка к дневному свету.

— Малая яркость.

— Незначительность изменения светового потока при колебании напряжения.

Недостатки ЛЛ:

— Требуется применение пускорегулирующей аппаратуры.

— Ограниченные величины мощностей и большие габариты.

— Невозможность переключения с переменного на постоянный ток и наоборот.

— Зависимость зажигания лампы от температуры и влажности окружающей среды.

— Значительный коэффициент пульсации светового потока.

— Значительное снижение светового потока к концу срока службы.

При выборе источников света предпочтение следует отдавать газоразрядным лампам, как наиболее экономичным.

Произведём выбор нормированной освещённости и коэффициентов запаса для всех имеющихся помещений, а результаты выбора сведём в таблицу 4.1:

Таблица 4.1 Нормированная освещенность и коэффициенты запаса

Тип светильника определяется:

— условиями окружающей среды;

— требованиями и характеристикой светораспределения;

экономической целесообразностью.

Помещение цеха имеет значительные габаритные размеры, а также не относится к пожароопасному (нет выделения волокон, образующих с воздухом легко воспламеняющиеся смеси), а относится к помещению с нормальной средой, то для него принимаем светильники типа MDK -400 IC (аналог РСП 05 Г03) с лампами Philips HPI-T 400 Вт (ДРИ).

Выбор типов светильников для остальных помещений сведем в таблицу 4.2:

Таблица 4.2 Типы светильников в помещениях

Размещение светильников в плане и разрезе помещения определяется следующими размерами (см. рис. 4.1 и рис. 4.2):

Рис. 4.1 Подвес светильника над рабочей поверхностью.

Рис. 4.2 Расстояния до стен и между рядами светильников.

где H — высота помещения;

hс — расстояние светильников от перекрытия (свес) (hc = 0.0,5м);

hп = H — hс — высота светильников над полом;

hр — высота расчётной поверхности над полом (hр = 0,8м);

Hр = hп — hррасчётная высота;

lа, lЬ — расстояния от стен до первого ряда;

Lа, LЬ — расстояния между соседними рядами.

Расчет количества светильников во всех помещениях цеха производим методом «Коэффициента использования светового потока».

Световой поток определяется по формуле (2.8):

(4.1)

где коэффициент неравномерности светового потока;

(для ЛН и ДРЛ, для ЛЛ);

U — коэффициент использования светового потока, который определяют по справочнику, исходя из значения параметра «i»,

(4.2)

где S — площадь освещаемой поверхности, м²;

Кз — коэффициент запаса;

n — количество светильников в помещении;

EMIN — освещённость, лк;

Расчётный световой поток должен лежать в пределах (-10%…+20%).

Результаты расчета сведем в таблицу 2.5:

Таблица 4.3 Результаты расчета по выбору расположения светильников

Произведем расчёт общего равномерного освещения методом коэффициента использования светового потока.

Размеры ремонтного цеха: 120 м х 144 м;

А = 120 м; B = 144 м; Hр = 7 м;; лк; Кз = 1,5;

Тогда индекс помещения:

;

В данном помещении светильники аналог РСП 05/Г 03, тогда по (8, табл. 5.8, стр. 133), выбираем значение коэффициента использования светового потока () — .

Количество светильников равно: ;

Требуемый световой поток равен:

лм;

Световой поток лампы равен: лм;

тогда:

Удельная мощность:

Вт/м2

Определяем погрешность:

;

условие выполняется, т.к. освещение требуется не по всей площади участка.

Таблица 4.4 Результаты светотехнического расчёта равномерного освещения

В соответствии со СНИПом, совместно с общим освещением должно устанавливаться и аварийное освещение. Причём аварийное освещение может быть двух видов:

— Для продолжения работы — устраивается тогда, когда необходимо продолжать технологический процесс или завершить его до определённой стадии. Для этого освещения Emin = 5% от общего рабочего освещения (возможно и более).

— Аварийное эвакуационное освещение — для эвакуации, организуется для того, чтобы обеспечить нормальный проход (без травматизма) при погасании основного рабочего освещения. Минимальная освещённость в местах проходов в основном помещении не менее 0,5 лк, вне помещения — не менее 0,2 лк.

В качестве источников света для эвакуационного освещения могут применяться ЛН или ЛЛ (при условии, что они в отапливаемом помещении, и в питаю-щей сети напряжение должно быть не ниже 90% Uном). Применение ламп ДРЛ при проектировании аварийного освещения запрещено.

Для расчёта аварийного освещения воспользуемся точечным методом расчёта, служащим для расчёта освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещённости. При расчёте по этому методу учитывается как прямой, так и отражённый свет.

Точечный метод расчёта использует пространственные изолюксы [т.е. кривые равных значений освещённостей, построенные при условной лампе со световым потоком в 1000 лм в координатах e (d, Hр)]. На рисунке 4.3 приведены расстояния от светильника до характерной точки, в которой проверяется минимальная освещенность.

Рис. 4.3 Расстояния до характерной точки, где d — это расстояние от характерной рассматриваемой точки до проекции источника света на эту плоскость.

При расчёте на плане помещения с расположением светильников намечают одну (две) характерные точки с предполагаемой минимальной освещённостью. Для этой характерной точки определяют расстояние (di). Затем по таблице условных освещённостей определяют изолюксы: .

По выражению (4.3) определяют световой поток источника света, принимая .

(4.3)

Принимаем для аварийного освещения 3 ламп накаливания типа Б-200, со световым потоком 2920 лм, и светильники СУ 200 М (смотри план цеха).

Режим работы аварийного освещения — только при погасании основного освещения. Критическая точка для расчета точка А1.

Расстояние от ближайшего светильника до точки «А1» равно: м;

Высота расчетная равна: 7 м.

По рис. 6−12, стр. 182 получаем:, тогда:

лк;

В данном разделе курсового проекта была запроектирована система равномерного освещения цеха. Проектом предусмотрена установка типа ДРИ, как наиболее экономичных источников света. Размещение светильников удовлетворяет всем требованиям (8). Отклонение нормируемой освещенности лежит в пределах допустимых норм по (8).

В соответствии со СНИПом, совместно с общим освещением было запроектировано эвакуационное освещение, организованное для того, чтобы обеспечить нормальный проход (без травматизма) при погасании основного рабочего освещения. Минимальная освещённость в местах проходов в основном помещении не менее 0,5 лк.

Внутри цеха принимаем осветительную сеть переменного тока с заземлённой нейтралью напряжением 380/220 В.

Выбор схем питания осветительной установки определяется:

— требованиями к бесперебойности действия осветительной установки (наиболее важное требование);

— технико-экономическими показателями;

— безопасностью обслуживания, удобством управления и эксплуатации.

В качестве источника питания выступает ВРУ 0,4 кВ.

Щитки освещения должны располагаться:

— в центре или ближе к центру осветительных нагрузок;

— у входов, выходов, проходов (для удобства управления);

— таким образом, чтобы отсутствовали обратные потоки электрической энергии или они были минимальны.

Учитывая особенность расположения ламп накаливания аварийного освещения, производим расположение щитка аварийного освещения (ГАЩ 1), как показано на плане цеха (причём запитывание этого щитка происходит от соседнего цеха).

Определение расчётной нагрузки проектируемого объекта:

где кВА.

где;;; (8, стр.336).

; ;; ;

тогда кВт;

кВАр;

получаем: кВА;

кВА;

В КТП установлено 2 трансформатора ТМЗ — 1600, от которых питается освещение и силовая нагрузка.

Выбираем аппараты защиты для ЩО1-ЩО3 по формуле 4.4:

(4.4)

где — коэффициент запаса (8, с. 279, табл. 10−2).

Определяем ток по формуле:

(4.5)

ЩО1:

ЩО2:

ЩО3:

Токи автоматов:

;

;

Выбираем автоматы для защиты шкафов серии АЕ 2063, с токами расцепителей 100; 100; 160 А соответственно.

Выбираем аппараты защиты в шкафах — АЕ 2043 — 63/20.

Проверяем провода по допустимому току перегрузки по формуле 4.6:

(4.6)

где — коэффициент допустимой перегрузки кабеля (провода), (8, стр. 280, табл. 10−3).

На участках ВРУ-ЩО1, ЩО2 сечение 16 мм² (А), ЩО3 сечение 25 мм² (А) (на остальных участках — 4 мм² (А)) по (1, стр. 74, табл. 7.4).

Тип щитка освещения ЩО1, ЩО2, ЩО3 — ПР85-Ин1−009.

Щиток аварийного (ГАЩ1) освещения принимаем — ПР11−3047.

5. Построение картограммы электрических нагрузок и разработка распределительной сети фермы

Для определения местоположения подстанций на генеральный план проектируемого объекта наносится картограмма электрических нагрузок (КЭН). КЭН представляет собой размещение на генеральном плане объекта окружностей пропорциональных в выбранном масштабе расчётным нагрузкам цехов. Каждому цеху соответствует своя определённая окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха, а радиус определяется по формуле:

(5.1)

где: Рi — расчётная нагрузка iго цеха (узла нагрузки);

m — масштаб для определения площади круга, кВт/ мм², исходя из того, что площадь круга соответствует расчётной нагрузке в выбранном масштабе, т. е.:

(5.2)

Картограммы следует наносить на генеральный план предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок.

Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов Рi, координаты их центра можно определить следующим образом:

;

(5.3)

где: Xi, Yi — координаты i-го электроприёмника или узла нагрузки;

Pi — расчётная нагрузка i-го электроприёмника или узла нагрузки.

В данной курсовом проекте для определения центра электрических нагрузок и зоны его рассеяния прибегнем к помощи ЭВМ.

В программу расчета ЦЭН вносятся суммарные нагрузки по цехам с координатами центров цехов. Результаты определения ЦЭН приведены в таблице 5.1:

Таблица 5.1 Результаты расчёта ЦЭН

Зададимся масштабом для определения площади круга m = 10 кВт/ мм², результаты определение программой радиусов окружностей и углов сегментов приведены в таблице 5.2:

Таблица 5.2 Результаты расчёта окружностей и секторов электрических нагрузок

По условию ферма КРС расположена на расстоянии 7 км от подстанции энергосистемы. При определении напряжения питания можно рассматривать 2 варианта:

От подстанции на напряжении 110 кВ по воздушным линиям;

От подстанции на напряжении 10 кВ по кабелю.

При выборе того или иного напряжения необходимо провести предварительные расчеты.

Вариант 10кВ:

Определяем расчетный ток, протекающий по кабелю:

А;

Выбираем два параллельно проложенных кабеля, тогда допустимый ток на один кабель:

А;

При выборе кабеля необходимо ставить его в наихудшие условия — проверить его в послеаварийном режиме:

А;

По справочным данным в зависимости от допустимого тока определяют ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способов прокладки. Если условия прокладки отличаются от номинальных то вводится ряд поправочных коэффициентов, допустимый ток определяется по формуле:

(5.4)

где Iдоп_табл — табличное значение допустимого тока;

Кпер — поправочный коэффициент учитывающий допустимую перегрузку на время ликвидации аварий (согласно (3, стр. 51, табл.3.3) Кпер=1,35).

По (7, стр. 16, табл.3.2) для кабеля АПвП — 3×70 на 10 кВ — Iдоп_пав = 155 А.

По формуле (5.4) определим допустимый ток в кабеле в послеаварийном режиме:

А;

Вариант с прокладкой кабеля на 10 кВ от подстанции подходит, кабель выдержит в послеаварийном режиме всю нагрузку.

Вариант с ГПП не подходит, т.к. общая нагрузка фермы КРС мала и установка ГПП экономически нецелесообразна.

Выбираем трансформаторы:

Таблица 5.3 Выбор числа и мощности трансформаторов фермы

На основании расчетов (см. табл. 5.3) и окончательного выбора количества трансформаторов (см. табл. 5.4) выбираем три типа трансформаторов: Sн. т = 630кВА, Sн. т = 1000кВА, Sн. т = 1600кВА.

Таблица 5.4 Параметры трансформаторов (2, табл. 3.3)

Количество трансформаторов в цехах см. табл. 5.4. Место расположения ТП выбираем по наилучшим технико-экономическим показателям, учитывая возникновение обратных потоков электроэнергии.

6. Расчет токов короткого замыкания и выбор коммутационной аппаратуры ВН

Одним из критериев выбора сечений жил кабелей питающих цеховые трансформаторные подстанции осуществляется по термической стойкости току КЗ.

Для выбора сечения используется значение Iкз, т. е. тепловой непродолжительный импульс от тока КЗ, вызывающий перегрев кабеля.

Тепловой импульс складывается из:

(6.1)

где Вкзп — тепловой импульс от периодической составляющей тока КЗ;

Вкза — тепловой импульс от апериодической составляющей тока КЗ.

Результирующий тепловой импульс от полного тока КЗ определяется по выражению:

(6.2)

где Та. с — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ энергосистемы, определяется по формуле:

(6.3)

— суммарное индуктивное и активное сопротивление, от энергосистемы до точки КЗ;

tоткл — время отключения КЗ релейной защитой (принимаем 2с);

Iпс — действующее значение периодической составляющей тока КЗ системы.

Минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, определяется:

(6.4)

где Та. с — коэффициент, значение которого для кабеля с алюминиевыми жилами на напряжение 10 кВ — равен 100.

Расчета токов КЗ ведем следующим образом: задаемся критической точкой, на которой произошло короткое замыкание (шины НН на РП). Это делается с целью утяжеления расчетных условий по выбору кабелей и ячеек КРУ. Схема для расчета токов КЗ приведена на рис. 6.1:

Рис. 6.1 Схема для расчетов токов КЗ.

В соответствии с заданием запишем параметры схемы для расчета токов КЗ:

C: Sкз = 200 МВА;

Т1: ТДТН — 40 000/110, Uвн = 110 кВ, Uнн = 10 кВ, Uк = 10,5%;

ЛЭП: Хо = 0,09 Ом/км, Ro = 0,46 Ом/км, L = 7 км.

Схема замещения примет вид, представленный на рис. 6.2:

Рис. 6.2 Схема замещения для расчетов токов КЗ.

По рис. 6.2 видно, что наиболее тяжелым режимом для расчета токов короткого замыкания является случай с параллельной работой трансформаторов. Примем этот режим в качестве расчетного.

Определяем параметры схемы замещения:

Принимаем: Sб = 40 МВА; Uб = 10 кВ;

C:

ЛЭП:

Т:

Определим суммарные сопротивления по активной и реактивной составляющих полного сопротивления:

Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания, время затухания периодической составляющей, термический импульс короткого замыкания:

Определяем минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, являющееся минимальным на каждом участке, определяется:

Выбор основной аппаратуры и оборудования.

На основе расчетов выбираем выключатель и разъединитель на вводе РП.

Определяем максимальный рабочий ток:

А;

Результат выбора вводных выключателей сводим в табл. 6.1:

Таблица 6.1 Выбор вводных выключателей

Выбираем выключатель ВВЭ-10−31,5/1600У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5−1).

Тип шкафов:

для ввода питания ШВВ020 — 1000.12,5;

для отходящих линий ШВВ001 — 630.12,5;

для секционного выключателя ШВВ015 — 1000.12,5;

для питания трансформатора напряжения ШТН207 — 630.

Выбор выключателей на отходящих линиях на примере линии питающей ремонтный цех, имеющий наибольшую нагрузку:

кВА;

А;

Результаты выбора сводим в табл. 6.2.

Таблица 6.2 Выбор выключателей на отходящих линиях

Для всех отходящих линий выбираем выключатели ВВЭ-10−31,5/630У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5−1).

Выбираем трансформаторы тока с :

для вводных выключателей ТЛМ-10 150/5;

для выключателей отходящих линий питающих цех: ТВЛМ-10У3.

Выбираем шины в РП ГРП:

А;

;

Выбираем алюминиевые шины на одну полосу, сечением 30×6 мм2 (180 мм2), с А, (2, табл. 7−3, стр. 395).

Заключение

Электроснабжение предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением промышленности и городов. Главная из них это необходимость подводить электроэнергию к огромному числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных по территории.

В результате протяжённость сетей на единицу мощности во много раз превышает эту величину в других отраслях народного хозяйства.

Качество электроэнергии определяется постоянством частоты переменного тока и его напряжения. Отличие частоты и напряжения от номинальных значений отрицательно влияют на работу приёмников электроэнергии, причём степень отрицательного влияния возрастает с ростом отклонения, и при определённых значениях отклонений работа электроприёмников становится невозможной.

Надёжность подачи электроэнергии тоже важнейший показатель электроснабжения.

Целью данного курсового проекта является систематизация и углубление знаний по курсу «Электроснабжение предприятий АПК», а также по изученным ранее курсам «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрические системы и сети», «Релейная защита» и другие.

1. Методические указания № 2168. Технические сведения об оборудовании. ч.1, для курсового и дипломного проектирования по спец. 10.04., ГГТУ им. П. О. Сухого, Гомель 1997.

2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Cправочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Фёдоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Кудрин Б. И., Прокопчик В. В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов. — Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

5. Фёдоров А. А., Ристхейн Э. М. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. — М.: Энергия, 1981.

6. Прокопчик В. В., Колесник Ю. Н. Распределение и потребление электрической энергии при напряжении до 1 кВ. Практическое руководство к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов спец. Т.01.01.00. № 2571.

7. Электротехнические комплектные устройства научно-внедренческой фирмы ИНОСАТ, 1998.

8. Кнорринг Г. М. Справочник для проектирования электрического освещения. «Энергия» Л., 1968.

9. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Минск 1995.

10. Электрические системы и сети. Решение практических задач. П. В. Лычев, В. Т. Федин. Минск, «Дизайн ПРО» 1997.

11. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под редакцией С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. Москва, «Энергия» 1977.

12. Электроснабжение промышленных предприятий. Б. А. Князевский, Б. Ю. Липкин. Москва, «Высшая школа» 1986.