Электроснабжение цеха металлорежущих станков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.РАСЧЕТ  ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

Для проверки выбранного электрооборудования необходимо провести расчет токов трехфазного  короткого замыкания.

7.1 Расчет  токов трехфазного КЗ.

Для расчетов тока КЗ составляем схемы замещения  для всех типовых расчетных точек  КЗ (Ввод ГРЩ1 и наиболее удаленный ЭП) Составленные схемы предоставлены на рисунке 7.1)

 

Рисунок 7.1.

Схемы для  расчетов тока КЗ в типовых точках.

 

Сопротивление системы, приведено к напряжение 0,4 кВ 

 

 

             (7.1)

 

 

здесь I_откл=20 кА – среднее значение отключающей способности современных выключателей 6 кВ.

 

 

 

             Сопротивление трансформатора ТМ-250 [6.табл.2.50] приведенных к стороне 0,4 кВ:

                                                          

;                                     (7.2)

        

                        

                          (7.3)

 

 

 

R_т=23,68 мОм;

Q_т=107,5мОм

 

Сопротивления кабельных линий определяются по удельным сопротивлениям [6. c. 138,139] и их длине:

 

Z=z_уд·L,                        (7.4)

 

 

 

Л1:

R₀=1,69·13=21,97 мОм

  X₀=0,606·13=7,87 мОм

Л2:

 R₀=5,94·51=302,94 мОм;

 X₀= 2,24·51=114,24 мОм

Л3:

 R₀=5,94·9=53,46 мОм;

 X₀= 2,24·9=20,16 мОм

 

Находим сопротивление  автоматических выключателей

Zкв1- R₀=0,52; X₀=0,15 мОм

Zкв2- R₀=7; X₀=4,5 мОм

Сопротивление плавкой вставки предохранителя перед ЭП 28

 Rпр=80мОм

 [6, табл. 2.54]

R_рез=489,57 мОм; X_рез=254,86 мОм

Результирующее  сопротивление при КЗ на ЭП-28:

 

                                                         (7.5)

 

 

                                            

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на ЭП-28:

 

                                 (7.6)

Аналогичным образом найдены токи трехфазного КЗ для остальных типовых точек КЗ.

Ударный ток находится по формуле[6,с.127]:

 

                                           (7.7)

 

где К_уд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а. Постоянная времени [6,с.125] и ударный коэффициент [7,с.46]:

 

                    (7.8)

 

     

                (7.9)

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.1

Расчет токов КЗ

Точка КЗ	Z∑, мОм	Z0∑,мОм	IПО, кА	Iуд,кА
РУнн	110,5	1105	2.09	2,44
ГРЩ1	124,81	1248,1	1,85	2,16
ЭП-28	551,93	5519,3	0,418	0,604

 

 

8.ПРОВЕРКА  СЕЧЕНИЙ ВЫБРАННЫХ ПРОВОДНИКОВ  И КОМУТАЦИОННО – ЗАЩИТНОЙ  АППАРАТУРЫ

 

8.1 Проверка  выбранных сечений кабелей по  потере напряжения.

Потери напряжения рассчитываются по формуле:

 

                                ΔU-√3·I_p·(r_удcosφ+x_удsinφ)·L/1000,                      (8.1)

 

где I_p- расчетный ток в кабеле, А;

r_уд, х_уд- удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля;

L – Длина кабельной линии

Определяем  потерю напряжения в проводе ЭП 28, который является наиболее удаленным  от ТП:

 

ΔU=√3·35,32·(5,94·0,5+2,24·0,8)·9/1000=2,6 В,

Складывая данное значение с аналогично найденными потерями в кабельной линии от ТП к ГРЩ1 (1,2В) и в РЩ4 (3,3В), получаем наибольшую потерю напряжения в размере 7,1, что составляет 1,8% при допустимых 5%. Следовательно, кабель, питающий РЩ, и кабель к ЭП 28 успешно прошли проверку по допустимой потере напряжения.

 

8.2 Проверка  выбранных сечений кабелей по  условию соответствия выбранному  аппарату МТЗ.

Принятые  сечения проводов и жил кабелей  должны соответствовать защитному  устройству:

 

                                                         I_дл.доп.≥_Iз·k_защ,     (8.2)

где I_з – параметр защитного устройства (ток срабатывания, номинальный ток);

k_защ – коэффициент защиты [3,табл.7.6].

Проверка  выполнения условия (8.2) сделана в  таблицах 8.1и 8.2 из которых хорошо видно, что условие (8.2) везде соблюдается

 

Таблица 8.1.

Согласование  питающих кабелей и выключателей

КЛ	Выключатель	kзащ	Iрас.ном,А	Iдл.доп.для кабеля,А	Iрас.ном∙kзащ
ТП-ГРЩ1	ВА-88-40	0,66	500	385	330
ГРЩ1-СП1	АЕ2046МП-100	0,66	31,5	38	20,79
ГРЩ1-СП2	ВА-88-35	0,66	200	165	132
ГРЩ1-СП3	АЕ2046МП-100	0,66	50	60	33
ГРЩ1-СП4	АЕ2046МП-100	0,66	50	60	33
ГРЩ1-СП5	АЕ2046МП-100	0,66	40	42	26,4
ГРЩ1-СП6	АЕ2046МП-100	0,66	31,5	38	20,79
ГРЩ1-ЩО	АЕ2046МП-100	0,66	63	60	41,58

 

 

Таблица 8.2.

Согласование  сечений проводов и предохранителей  у ЭП

Номер ЭП на плане	Провод(кабель)	Iдл.доп.	Предохранитель	Iвст, А	kзащ	Iвст∙kзащ
1,11,40	АВВГ-3х2,5	16	НПН2-60	16	0,33	5,28
2-4	АВВГ-3х2,5	16	НПН2-60	25	0,33	8,25
5,10	АВВГ-3х10	38	НПН2-60	63	0,33	20,79
6,7	АВВГ-3х4	21	НПН2-60	40	0,33	13,2
8,9	АВВГ-3х2,5	16	НПН2-60	25	0,33	8,25
12,13,17-19	АВВГ-3х10	38	ПН2-250	80	0,33	26,4
20-22	АВВГ-3х2,5	16	НПН2-60	20	0,33	6,6
14-16	АВВГ-3х10	38	НПН2-60	63	0,33	20,79
23,24,29,30,36,37	АВВГ-3х50	105	ПН2-250	200	0,33	66
25-28,34,35	АВВГ-3х10	38	ПН2-250	80	0,33	26,4
31	АВВГ-3х4	21	НПН2-60	31,5	0,33	10,4
32,33,38,39	АВВГ-3х2,5	16	НПН2-60	20	0,33	6,6

 

 

 

 

 

 

 

 

8.3. Проверка  выключателей по токам КЗ

Выбранные выключатели должны удовлетворять  требованиям чувствительности: минимальный ток КЗ в самой удаленной точке защищаемой линии должен быть больше номинального тока расцепителя замедленного срабатывания не менее чем в 3 раза [3,с.291]:

 

I_откл > I⁽³⁾_п0,     (8.4)

 

Условие (8.4) также соблюдается во всех выключателях (таблица 8.4).

 

Таблица 8.4.

Проверка  автоматических выключателей

Точка КЗ	Выключатель	Iрас.ном, А	3·Iрас.ном, А	Iоткл.кА	I(3)п0.кА
ГРЩ1	ВА-88-40	500	1500	5	2,16
ЭП-28	АЕ2046МП-100	50	150	4,5	0,604

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ 

 

Для сравнения  экономической оценки вариантов  технических решений в качестве одного из показателей используется суммарные затраты, представляющие собой сумму капиталовложений и  издержек за срок службы объекта:

З = К_ОБЩ + И                                (9.1)

 

где З – сумма дисконтированных затрат;

К_ОБЩ - капитальные затраты в год t;

И – эксплуатационные издержки в год t;

В  формуле (9.1) амортизационные отчисления на реновацию а_р в составе И не учитываются, поскольку в условиях рыночных отношений в экономике источником финансирования капитальных вложений (на новое строительство или замену выбывающего объектов) могут быть любые поступления: кредиты банков, накопленная прибыль и др. При этом амортизационные отчисления могут расходоваться не только на финансирование К_ОБЩ, но и на другие цели.

Критерием для выбора варианта развития сети, её части или отдельного объекта  является минимум суммарных дисконтированных приведенных затрат.

Капитальные вложения(K), как и все экономические показатели сравниваемых вариантов должны определяться в прогнозных ценах одного уровня и по источникам равной достоверности.

Расчеты капитальных вложений при отсутствии сметных данных могут применяться  по укрупненным стоимостным показателям  с применением индексов пересчёта  на дату разработки проектных материалов. Одни и те же элементы, повторяющиеся  во всех вариантах, не учитываются.

Эксплуатационные  издержки(И_t) определяются по выражению:

И= И_ОГ +И_ПОТ,     (9.2) 

где И_ОГ – общие годовые эксплуатационные расходы по электросетевому объекту без учета затрат на амортизацию.

И_ПОТ – затраты на возмещение потерь электроэнергии ΔИ_t рассчитываются по формуле:

 

                  И_ПОТ =ΔW∙Ц,                                         (9.3)

где  ΔW – расчетные потери электроэнергии в сети, вызванные вводом объекта;

Ц- тариф на электроэнергию, Ц=3,06 руб.

При оценки затрат на возмещение потерь величина тарифа на электроэнергию принимается с учетом:

- рынка электроэнергии (оптового или регионального);

- напряжения сети;

- района  размещения потребителя.

Тариф на электроэнергию. В структуре тарифного меню должны быть в обязательном порядке представлены двухвставочные, одновставочные, зонные тарифы, как по часам суток и времени года, так и интегральные, в разрезе объемов потребления и уровней напряжения.

Расчетные потери в сети определяются по следующим формулам:

Время максимальных потерь для сетевого района определяется по эмпирической формуле:

 

                                   τ=(0,124+Т_max / 10000)² ·8760,    (9.4)

 

 где τ  – время максимальных потерь  в линии, ч.

Т_max – время максимальной нагрузки для инструментального цеха, 2200ч.

Потери в  двухобмоточных трансформаторах  

                     (9.5 )

где ΔР_х  и ΔР_к – потери холостого хода (потери в стали) и потери короткого замыкания(КЗ), кВт

S_нагр – мощность нагрузки потребительской подстанции, кВ∙А;

  S_ном.т – мощность трансформатора, кВ∙А;

τ- время  максимальных потерь потребителя, питающегося  от данной подстанции, ч. Определить τ  можно по (9.4) но Т_max  в этом случае для каждой нагрузки имеет своё значение.

Сравним два варианта питания цеха металлорежущих станков, первый от одного трансформатора ТМ-250/10 с мощностью 250 кВА и второй – два трансформатора ТМ-160/10 с суммарной мощностью 320 кВА. Сравнение приведено в таблице 9.1.