Курсовая работа: Электроснабжение промышленного предприятия

3.6 Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротком замыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

Особенность расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1 кВ заключается в том, что кроме индуктивных учитываются и активные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, шин, коммутационной аппаратуры и т.д.). При расчетах, согласно ПУЭ и СН 174-75, следует исходить из следующих условий:

-  напряжение трансформатора неизменно и мощность системы не ограничена, т.е. хс=0 (это условие выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз больше мощности трансформатора);

-  по режиму короткого замыкания в сетях до 1 кВ должны проверяться лишь элементы, указанные в ПУЭ, т.е. распределительные щиты, силовые шкафы и токопроводы;

-  по термической стойкости к токам короткого замыкания не проверяются элементы, защищаемые плавкими предохранителями, если время их перегорания менее 0,01с. При такой быстроте отключения цепи ток короткого замыкания не успевает достигнуть амплитудного значения и, следовательно, действие будет оказывать лишь то значение тока, при котором предохранитель сработал.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки, в которых следует определить токи короткого замыкания. По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют в виде индуктивных и активных сопротивлений, выраженных в относительных единицах или омах.

Для расчета токов КЗ необходимо выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным электроприемником. Исходя из таблицы 5, таким приемником может быть № 23 – станок горизонтально-фрезерный. Таким образом, исходными данными для расчета токов КЗ являются:

Электроприемник № 23 – станок горизонтально-фрезерный.

Pн = 5кВт; cos φ = 0,85; tg φ = 0,62.

LВН = 1 км; LКЛ1 = 100 м; LКЛ2 = 34 м; LШ = 1 м.

Требуется:

-  Составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;

-  Рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;

-  Определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

1. Составляется схема замещения и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

2. Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

-  Для системы:

.

Наружная ВЛ АС – 3х10/1,8; Iдоп = 84 А.

;

;

;

.

Сопротивления приводятся к НН:

;

.

Рисунок 7 - Схема электроснабжения расчетная

-  Для трансформатора по справочной таблице:

; ; .

-  Для автоматов по справочным таблицам:

1SF .

SF1 .

Сопротивление предохранителей не учитывается.

-  Для кабельных линий по справочным таблицам:

КЛ1: ; .

.

.

КЛ2: ; .

.

.

-  Для шинопровода ШРМ 75 - 100 по справочным таблицам сопротивления не учитываются.

-  Для ступеней распределения по справочнику:

;

Рисунок 8 – Схема замещения

3. Упрощенная схема замещения; вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рисунок 9).

.

.

.

.

.

.

Рисунок 9 – Схема замещения упрощенная

4. Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» (таблица 6).

; .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

5. Определяются коэффициенты Ку и q

.

.

.

.

.

6. Определяются трехфазные и двухфазные токи КЗ и заносятся в таблицу 6

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

7. Составляется схема замещения для расчета однофазных токов КЗ (рисунок 10) и определяются сопротивления.

Рисунок 10 – Схема замещения для расчета однофазных токов КЗ

Для кабельных линий:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Результаты расчета токов КЗ представлены в «Сводной ведомости токов КЗ» (таблица 6).

Таблица 6 – Сводная ведомость токов КЗ

3.7 Проверка элементов цеховой сети

Электрические аппараты, провода, кабели и шины должны выдерживать кратковременные импульсы электродинамических сил и тепловые импульсы, возникающие в момент короткого замыкания. Поэтому при выборе аппаратов и проводников необходимо рассчитывать их не только по условиям длительной работы в нормальном нагрузочном режиме, но и проверять динамическую устойчивость при коротком замыкании.

Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.

Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании.

Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению и проверяют на отключающую способность.

Включатели нагрузки выбирают по номинальным току и напряжению и проверяют на термическую и динамическую устойчивости, а также отключающую способность в нормальном рабочем режиме.

Проверку элементов цеховой сети произведем для той же линии, что и токи КЗ, для остальных линий проверка производится аналогично.

Таким образом, исходными данными для проверки является характерная линия электроснабжения. Необходимо проверить аппараты защиты и проводники по токам КЗ, а также линию электроснабжения по потере напряжения.

1.  Согласно условиям по токам КЗ аппараты защиты проверяются:

-  на надежность срабатывания:

1SF: ; 0,54кА0,3кА.

SF1: ; 0,11кА0,075кА.

FU: ; 0,105кА=0,105кА.

Надежность срабатывания автоматов и предохранителя обеспечена.

-  на отключающую способность:

1SF: ,

,

7 > 2,55.

SF1: ,

,

3 > 0,34.

Автоматы при КЗ отключаются не разрушаясь.

-  на отстройку от пусковых токов – учтено при выборе Ко для IУ(КЗ) каждого автомата: .

2.  Согласно условиям проводники проверяют:

-  на термическую стойкость:

КЛ (ШНН-ШМА): ,

=4 мм2,

.

КЛ (ШМА-ЭП): ,

.

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

-  на соответствие выбранному аппарату защиты – учтено при выборе сечения проводника.

3.  Согласно условиям шинопровод проверяется:

-  на динамическую стойкость:

.

Для алюминиевых шин .

.

.

.

.

.

.

Шинопровод динамически устойчив.

-  на термическую стойкость:

.

.

.

400мм2>4мм2

Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 2000С.

4.  По потере напряжения линия электроснабжения должна удовлетворять условию . Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рисунок 11) и наносятся необходимые данные.

Рисунок 11 – Расчетная схема для определения

Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета  по токам участков.

.

 - что удовлетворяет условию для силовой нагрузки.

Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.

4 Вопросы электробезопасности

4.1 Основные понятия и определения

Электробезопасностью в соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 называется система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

К поражению электрическим током может привести прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением. Поражение проявляется в парализующем и разрушительном воздействии тока на внешние и внутренние органы – кожный покров, мышцы, органы дыхания, сердце, нервную систему.

Степень поражения током зависит от ряда факторов, в том числе от величины сопротивления человеческого тела. Это сопротивление зависит от толщины и состояния кожного покрова, его влажности или сухости, состояния здоровья человека и т.д.

Степень поражения зависит от длительности прохождения тока через организм или участок тела человека. Наибольшим сопротивлением обладает кожа человека.

Электроустановки классифицируются по виду принимаемых мер электробезопасности на следующие виды:

1.  Электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью;

2.  Электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью;

3.  Электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

4.  Электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

Глухозаземленной называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно, либо через малое сопротивление.

Заземляющим устройством называют совокупность электрически надежно связанных заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель – это металлические стержни, заглубленные в землю. Число стержней и глубина, на которую их вбивают, зависят от типа грунта и других факторов и определяются ПУЭ.

4.2 Основные технические и организационные мероприятия по безопасному проведению работ в действующих электроустановках

В соответствии с требованиями ПУЭ и ГОСТ 12.1.019-79 для защиты персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования предусмотрены следующие основные технические меры:

-  ограждение токоведущих частей;

-  применение блокировок электрических аппаратов;

-  установка в РУ заземляющих разъединителей;

-  устройство защитного отключения электроустановок;

-  заземление или зануление электроустановок;

-  выравнивание электрических потенциалов на поверхности пола в зоне обслуживания электроустановок;

-  применение разделяющих трансформаторов, применение малых напряжений;

-  применение устройств предупредительной сигнализации;

-  защита персонала от воздействия электромагнитных полей;

-  использование коллективных и индивидуальных средств защиты;

-  выполнение требований системы стандартов безопасности труда.

Организационные меры для обеспечения безопасности работ – это выполнение работ в электроустановках по наряду, распоряжению, в порядке текущей эксплуатации.

4.3 Защитные средства

К защитным средствам относятся приборы, аппараты, устройства и инструмент, предназначенные для защиты персонала от поражения электрическим током.

Защитное заземление и зануление, а также другие технические устройства и способы применяют для защиты от поражения электрическим током и обеспечения условий отключения при повреждении изоляции.

Защитным заземлением называется электрическое соединение металлических частей электроустановки с заземлителем.

Заземлителем называют металлические детали, углубляемые в землю, изготовляемые, как правило, из низкоуглеродистой стали различного профиля.

Заземление снижает до безопасного значения напряжение прикосновения человека, поскольку человек оказывается при повреждении изоляции включенным в электрическую цепь параллельно заземлителю, сопротивление которого значительно меньше сопротивления человека.

Заключение

При выполнении курсовой работы были рассмотрены не только типовые вопросы электроснабжения, но и решен ряд задач применительно к оборудованию питающей подстанции. В результате проектирования системы электроснабжения была выбрана радиальная схема электроснабжения.

В настоящей работе решены все поставленные вопросы, а именно:

1. Определены расчетные нагрузки;

2. Разработана схема электроснабжения;

3. Разработана система электроосвещения;

4. Разработана система защиты элементов системы электроснабжения;

5. Осуществлены выбор и проверка оборудования и аппаратуры принятой схемы электроснабжения;

6. Разработаны меры по безопасной работе электротехнического персонала в электроустановках;

7. Выбраны и экономически обоснованы силовые трансформаторы схемы электроснабжения.

С минимальными затратами, получилась достаточно надежная система электроснабжения промышленного предприятия. Требуемый уровень надежности и безопасности схемы электроснабжения обеспечен.

Список литературы

1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005.

2. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: ИП РадиоСофт, 2002.

3. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий: Учеб. для студ. сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.

4. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005.