56
Таблица 1.5 – Расчет внешнего электроснабжения
Показатель
КЛ 10кВ
КЛ 6кВ
ВЛ 10кВ
ВЛ 6кВ
Uтп, кВ
10
6
10
6
n
2
2
2
2
Uс, кВ
110
110
110
110
Sк.з, МВА
100
100
100
100
Pp, кВт
296,35
296,35
296,35
296,35
Qр, квар
129,66
129,66
129,66
129,66
Sp, кВА
323,5
323,5
323,5
323,5
Iр, А
9,338
15,563
9,338
15,563
Fэк, мм
2
6,670
11,116
8,489
14,148
F, мм
2
ААБл-3*16
ААБл-3*16
АС-25/4,2
АС-25/4,2
Iав, А
18,676
31,126
18,676
31,126
Iдоп, А
75
80
142
142
R, Ом
0,776
0,776
0,458
0,458
Х, Ом
0,041
0,041
0,121
0,121
cosϕ
0,916
0,916
0,916
0,916
Iдоп', А
91,125
97,200
172,530
172,530
Ес, кВ
10
6
10
6
Хс, Ом
1,000
0,360
1,000
0,360
Хтс, Ом
1,667
0,600
1,667
0,600
Хтсмакс, Ом
0,833
0,300
0,833
0,300
I
кз
(3)
, кА
3,149
5,249
3,149
5,249
Fт, мм
2
14,056
14,641
14,056
16,733
∆U, В
11,763
19,604
7,575
12,625
∆U, %
0,12
0,33
0,08
0,21
Куд.л.,тыс.руб/км
234,31
223,15
306,22
291,64
Кл, тыс.руб
374,90
357,04
489,95
466,62
Ктп, тыс.руб
561,62
673,94
589,70
707,64
Ккрун, тыс.руб
144,64
159,10
211,11
211,11
∑К, тыс.руб
1081,16
1190,09
1290,76
1385,37
∆Ал,кВт•ч/год
690,169
1917,137
407,698
1132,494
∆Ат,кВт•ч/год
15952,409
16478,930
15952,409
16478,930
57
∑А,кВт•ч/год
16642,578
18396,066
16360,107
17611,424
Сп,т.руб/год
66,071
73,032
64,950
69,917
И,т.руб/год
156,078
173,833
171,093
185,677
З,т.руб/год
285,817
316,644
325,984
351,922
ȏЗ, %
12,32
Сравнивая варианты по приведенным затратам
ȏЗ=(З
КЛ6
- З
КЛ10
) •100/ З
КЛ6
=(316,644-285,817) •100/ 316,644=12,32 %
Кроме того, кабельная линия не перекрывает подъездные пути и не
требует установки опор над поверхностью земли.
Исходя из этого принимаем вариант КЛ 10 кВ для внешнего
электроснабжения.
2.7 Расчет схемы внутреннего электроснабжения
Так как у нас секции шин на РУНН с подключенными на них КУ го
нагрузку мы должны распределить по возможности равномерно по обеим
секциям, что с использованием магистральной схемы и существующим
расположением РП практически невозможно, то к рассмотрению принимаем
радиальную и смешанную схемы. В качестве РП принимаем специальные
низковольтные распределительные устройства (РП) которые обеспечивают
возможность электроснабжения всего перечня электроприемников, в том
числе до переносного светильника напряжением 36 В.
Конструкция РП обеспечивает замену любого выключателя. Все РП
оснащены выключателями нагрузки, трехполюсными автоматическими
выключателями серии ВА а также трех- и однополюсными
дифференциальными автоматами. От РП запитываются до
электроприемников. Прокладка кабелей к РП и отдельным приемникам
выполняется в специальных каналах в полу помещения, поэтому приняты
кабели АВВГнг-LS с поливинилхлоридной изоляцией проложенными в
легких металлических коробах для зашиты от механических повреждений,
все короба соединяются с заземляющим устройством.
58
При выборе автоматических выключателей необходимо соблюдать
следующие правила:
- номинальное напряжение автомата должно быть не менее напряжения сети:
UHOM > Uc (1.27)
- отключающая способность должна проверяться по току КЗ:
Iоткл > I
(3)
п
(1.28)
где Iоткл - ток отключения автомата;
I
(3)
п
- максимальный ток трехфазного КЗ;
- номинальный ток теплового расцепителя должен быть больше тока
нагрузки:
Iт.р >Iр; (1.29)
- отстройка от номинального тока нагрузки:
Iт.р >(l,l-l,3)-Ip; (1.30)
- отстройка от кратковременной перегрузки:
Iэм.р.>(1,25-1,35) •Iп; (1.31)
где Iп - пиковый ток для одного электроприемника,
Iп = Iп.макс +(Iр-kи•Iном.макс) (1.32)
здесь Iп.макс - наибольший из пусковых токов двигателей группы
приёмников;
Iп=(5-7,5) •Iр, для АД (1.33)
Iр - расчётный ток группы приёмников;
Расчётные токи кабельных линий:
Iр=Рном/(
•U
ном
•
cos
), (1.34)
где Рном - расчётное значение номинальной активной мощности,
текущей по кабелю, значение найдено ранее и дано в таблице;
U
ном
- номинальное напряжение питаемого участка.
Приведем пример для расчета электроприемника №1, это потребитель
второй категории, расчет рабочего тока и падения напряжения ведем для
рабочего режима
Iр=25,28/(
•0,4•0,5)=72,98 А
59
Принимаем для запитки два кабеля КГнг-LS-3*16+1*10 с допустимым
током Iдоп=114,75 А, с учетом поправочного коэффициента 0,85 для
нескольких близколежащих кабелей.
Стоимость кабеля на 2018 г. составляет Скаб=418,18 руб/м. Длина
кабеля L=31,05 м. Удельное активное сопротивление r
0
= 0,00129 Ом/м.
Активное сопротивление составит
r= r
0
•L=0.00129•31,05=0,04005 Ом
Падение напряжения составит
∆U=
•Iр•r•
cos
=
•72,98•0,04005•0,5=2,531 В
Падение напряжения в процентах
dU=2,531*100/380=0,666 %
Потери электроэнергии
∆W=3• Iр
2
• τ, (1.35)
где τ=1700 ч – время максимальных потерь.
∆W=3•72,78
2
•1000=639,949 кВт•ч/год
Стоимость кабеля составит
Ск=Скаб• L=418,18•31,05=12984,5 руб
Для отстройки уставки теплового расцепителя автоматического
выключателя
l,l• Ip= l,l•72,98=80,275 А
Для защиты кабельной линии выбираем автомат серии ВА-51-35 на
номинальный ток 100 А.
Для остальных электроприемников и РП параметры рассчитываются
так же и автоматические выключатели выбираются аналогично.
60
Сравним три варианта исполнения распределительных пунктов.
Таблица 1.8- Сравнительные характеристики распределительных
пунктов
Параметр/марка РП
ПР-11
ПР-1
ШНРУ-0,4
Допустимый ток, А
630
630
630
Степень защиты
IP54
IP41
IP41
Габаритные
размеры, мм
1200х650х200
1410х710х250
1550х750х250
Масса, кг
25,6
37,1
44,5
Страна-
производитель
Россия
Россия
Россия
Выбираем распределительные пункты марки ПР-11 ввиду лучших
массогабаритных показателей и более высокой степени защиты.
2.8 Расчет осветительной сети
Нормы освещенности принимаются согласно СНиП 23-05-2010 „Нормы
освещенности производственных и складских помещений”.
Результаты выбора нормативной освещенности сведены в таблицу 1.9.
Характеристика помещений по условиям электробезопасности и
окружающей среды сведена в таблицу 1.10.
Таблица 1.9- Характеристика помещений по разряду зрительной работы
Наименование помещения
Разряд зрительной
работы
Eнор, лк
Основной участок
II
200
61
Таблица 1.10- Характеристика помещений по условиям электробезопасности
и окружающей среды
Наименование помещения
Электробезопасность
Среда
Основной участок
Повыш. опасность
Нормальная
Рассчитаем освещение основного участка.
Индекс помещения рассчитывается по формуле:
ВАh
ВА
i
(1.36)
где: А – длина, м; В – ширина, м, h – высота.
7,2
54368
5436
i
Требуемый суммарный световой поток:
,
и
з
К
ZKSЕ
Ф
(1.37)
где Е=200 лк – нормируемая освещенность;
Кз=1,5 –коэффициент запаса;
Z- коэффициент минимальной освещенности (Z=1,1-для светодиодных
ламп)
Ки - коэффициент использования светового потока, зависит от индекса
помещения.
лмФ 6,25090 5
05,2
1,15,12,1555200
Количество светильников:
,
с
Ф
Ф
N
(1.38)
где Ф
с
– световой поток одного светильника
62
Сравним три варианта светильников основного освещения.
Таблица 1.11- Сравнительные характеристики светодиодных
светильников
Параметр/марка
WebStar 105W
NT-PROM 100 Л
СД-100
Ном. мощность, кВт
105
100
100
Световой поток, лм
16000
14200
13700
Срок службы, ч
100000
80000
50000
Масса, кг
8,1
9,2
10,1
Выбираем светильники марки WebStar 105W ввиду большей
светоотдачи, большего срока службы и меньшей массы. Освещение
выполняем светильниками WebStar 105W со световым потоком Ф
с
=16000 лм.
16
16000
6,250905
N
Итого принимаем к установке 16 светильников. Результаты сводим в
таблицу 1.12.
Таблица 1.12- Расчет освещения основного участка цеха
Наименование
помещения
Eнор,
лк
Ки
Инд.
пом.
Длина,м
Ширина,м
Высота,м
Ф, лм
N
С
ед.св,
лм
Основной
участок
200
2,045
2,7
54
36
8
250905,6
16
16000
Аварийное освещение принимается равным 5% от рабочего, при этом
каждое помещение и проход освещаются отдельными светильниками.
Применяем светильники типа НСП-95.
В качестве примера рассмотрим питание линии освещения основного
участка. Линия питает 16 светильников.
Ip=105•16/(220•0.75)=10,18 А. Выбираем кабель ВВГнг-LS -3•1,5.
Допустимый длительно ток равен 21 А. Для выбора номинального тока
автомата
1,1•Ip=1,1•10,18=11,2 А. Выбираем автоматический выключатель серии
ВА-51-25.
Номинальный ток кабельной линии:
63
,
10
3
1
сosU
P
I
ф
р
(1.39)
где: Р
1
– нагрузка одной фазы, (кВт).
U
ф
– фазное напряжение, (В).
cosφ – коэффициент мощности, для светодиодных светильников –
cosφ=0,75.
Согласно ПУЭ для сетей освещения ∆U=2,5%.
Полученные значения заносят в таблицу 1.13.
Таблица 1.13- Расчет сечений кабелей осветительной сети
Наименование
помещения
N
Ip,A
Кабель
Iдоп,А
1,1*Iр,А
Выключатель
Iном,А
Iт.
р.,А
Iэм.р.,А
Основной
участок
16
10,18
ВВГнг-
LS -
3•1,5
21
11,200
ВА-51-25
13
17,55
175,5
Аварийное
освещение
6
2,59
ВВГнг-
LS -
3•1,5
21
2,850
ВА-51-25
3
4,05
40,5
∑ЩО
10,18
ВВГнг-
LS -5•4
38
11,200
ВА-51-25
13
17,55
175,5
∑ЩАО
2,59
ВВГнг-
LS -
3•1,5
21
2,850
ВА-51-25
3
4,05
40,5
Таблица 1.14- Расчет падения напряжения в осветительной сети
Наименование
помещения
Ip,A
L,м
Кабель
ro, Ом/м
r, Ом
∆U,В
dU,%
Основной участок
10,18
12,42
ВВГнг-LS
-3•1,5
0,0121
0,150
2,295
1,043
Аварийное освещение
2,59
8,74
ВВГнг-LS
-3•1,5
0,0121
0,106
0,411
0,187
∑ЩО
10,18
57,04
ВВГнг-LS
-5•4
0,0055
0,314
1,198
0,544
∑ЩАО
2,59
57,50
ВВГнг-LS
-3•1,5
0,0121
0,696
2,704
1,229
По результатам расчетов, падение напряжение не превышает
допустимых 2,5 %.
64
2.9 Расчет токов короткого замыкания
Согласно заданию на подстанции энергосистемы установлены два
двухобмоточных трансформатора ТМН - 6300/110: S
H0M
=
6,3 MBA; U
K3
=10,5
%; Рх=11,5 кВт; Рк=44кВт. Расчет токов КЗ будем производить методом
точного приведения в именованных единицах, в максимальном и
минимальном режимах. Точки короткого замыкания показаны на рисунке
2.1.
Рисунок 2.1- Схема для расчета токов КЗ
Расчет токов КЗ в точке К1 в максимальном режиме.
Определяем параметры схемы замещения приведенные к ступени на
которой происходит КЗ т.е. 10 кВ.
Ес=10 кВ
Хс=Uc
2
/Sк.з•(Кт)
2
=110
2
/100•(10/110)
2
=1,103 Ом
Сопротивление трансформатора
Хтс=Uкз/100• Uн
2
/Sт=10,5/100•10,5
2
/6,3=1,838 Ом
Для максимального режима Хтс делится на 2
Хтсмакс=Хтс/2=1,838/2=0,919 Ом
65
Действующее значение тока установившегося тока трехфазного КЗ
определяется по формуле:
Iкз
(3)
=Ес/((Хс+Хтсмакс) •
)=10/((1,103+0,919) •
)=2,856 кА
Значение ударного тока:
Iу=
• Iкз
(3)
•k
у
, (2.1)
где k
у
- ударный коэффициент, для системы k
у
=1,8.
Iу=
•2,856•1,8=5,142 кА
Расчет токов КЗ в точке К1 в минимальном режиме.
В минимальном режиме сопротивление трансформатора не нужно делить на
два, поэтому сопротивление до точки короткого замыкания найдем по
формуле:
X=( Хтс+Xc)=1.838+1.103=2.941 Ом
Соответственно начальное значение периодической составляющей тока
трехфазного КЗ в минимальном режиме:
Iкзmin
(3)
=Ec/(X•
)=10/(2.941
)=1.963 кА
Расчет токов КЗ в точке К2 в максимальном режиме.
Точка К2 находится на высокой стороне трансформаторов ТП.
Определим эквивалентное сопротивление до точки К2 в максимальном
режиме:
X=( Хтс/2+Xc+ X
КЛ
)=0,919+1.103+1,54=3,562 Ом
Соответственно начальное значение периодической составляющей тока
трехфазного КЗ в максимальном режиме:
Iкзmax
(3)
=Ec/(X•
)=10/(3,562
)=1.621 кА
Iу=
•1.621•1,8=5,053 кА
Тепловой импульс при к.з.
Вк= I
2
кзmax
(3)
•(tотк+Та)=1,621
2
•(0,1+0,085+0,03)=0,565 кА
2
•с
Расчет токов КЗ в точке К2 в минимальном режиме.
Сопротивление до точки короткого замыкания найдем по формуле:
X=( Хтс+Xc+ X
КЛ
)=1.838+1.103+1,54=4,481 Ом