Определение числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и их типа

 

В настоящее время широкое применение получили комплектные трансформаторные подстанции КТП, КНТП. Применение КТП позволяет значительно сократить монтажные и ремонтные работы, обеспечивает безопасность и надёжность в эксплуатации.

Выбор типа, числа и схем питания трансформаторов подстанции обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями, учитывая конфигурацию производственного помещения, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого оборудования.

Расчётная мощность нагрузки с учётом компенсации реактивной мощности S_м.^', кВА определяется по формуле:

 

S_м.^' = _. (22)

S_м.^' =  = 617 кВА.

Исходя из расчётной мощности, перечисленных условий, учитывая, что потребители электроэнергии цеха относятся ко II и III категории по бесперебойности электроснабжения, принимаем к установке КТП с двумя трансформаторами типа ТМЗ 1000/10/0,4 (лист 4 графической части) [4]

Таблица 4 Технические данные трансформатора

Тип	Sн.	U1	U2	uк.з.	iх.х.	Рх.х.	Рк.з.	Габарит	Масса
	кВА	кВ	кВ	%,	%	кВт	кВт	мм	т
ТМЗ	1000	10	0,4	5,5	1,4	2,45	12,2	2700´1750´3000	5

 

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме К_з., %:

 

К_з. =  ´ 100% (23)

 

К_з. =  ´ 100% = 60%

В аварийном режиме загрузка одного трансформатора К_{з. ав.}, % составит:

 

К_з.ав. =  ´ 100% (24)

 

К_з.ав. =  ´ 100% = 120%

Согласно ПУЭ, аварийной загрузки для КТП с трансформаторами типа коэффициент ТМЗ должен составлять не более 30%, если его коэффициент загрузки в нормальном режиме не превышал 70 – 75% и, причем с этой перегрузкой он может работать не более 120 минут при полном использовании всех устройств охлаждения трансформаторов, если подобная перегрузка не запрещена инструкциями заводов изготовителей. Так как электроприемники в цехе относятся ко 2 и 3 группе по бесперебойности электроснабжения, то в аварийном режиме возможно отключение части неответственных электроприемников.

Для выбранной КТП ТМЗ 1000/10/0,4 имеется большой трансформаторный резерв, что обеспечит дальнейший рост нагрузки цеха без замены трансформатора на большую мощность, во вторую смену можно отключить один трансформатор для экономии электроэнергии.

Расчет и выбор силовой (осветительной) сети на стороне 0,4 кВ

1.6.1 Выбор магистральных шинопроводов ШМА [4]

Магистральный шинопровод выбирается по номинальному току трансформатора.

Номинальный ток трансформатора I_н.тр., А

 

I_н.тр. =  (25)

 

I_н.тр. =  = 1519А

Принимаем к установке два магистральных шинопровода типа ШМА‑4–1600–44–1У3. [2]

I_н.шма ³ I_н.тр.

1600А > 1519А.

Таблица 5 Технические данные магистрального шинопровода

Тип	Iн.шма	Uн.	xo	ro	Динамическая стойкость	Сечение шины
	А	В	Ом/км	Ом/км	кА	мм
ШМА‑4–1600–44–1У3	1600	660	0,17	0,031	70	1280

1.6.2 Выбор распределительных шинопроводов ШРА [2]

Принимаем к установке четырёхполюсные распределительные шинопроводы типа ШРА‑4. Выбираем их по максимальному расчётному току (таблица 3).

I_н.шра ³ I_м.

Пример выбора 1ШРА, I_м. = 157 А:

Принимаем к установке шинопровод ШРА‑4–250–32–1УЗ, I _н.шра = 250А.

250А ³ 157А.

Выбор остальных ШРА производим аналогично. Данные выбора приведены в таблице 6.

Таблица 6 Данные выбора ШРА

№ШРА	Iм., А	Тип ШРА	Iн.шра., А	Сечение шин, мм
М1–1ШРА	157	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)
М1–2ШРА	210	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)
М1–3ШРА	149	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)
М1–4ШРА	149	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)
М2–5ШРА	254	ШРА‑4–400–32–1УЗ	400	А4 (5´50)
М2–6ШРА	254	ШРА‑4–400–32–1УЗ	400	А4 (5´50)
М2–7ШРА	197	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)
М2–8ШРА	197	ШРА‑4–250–32–1УЗ	250	А4 (5´35)

1.6.3 Выбор ответвлений от ШМА к ШРА [2]

Ответвления от ШМА к ШРА выполняем поводами марки АПВ в тонкостенных трубах. Сечение поводов выбираем по номинальному току ШРА с учётом дальнейшего роста нагрузки.

I_доп.пр. ³ I_{доп.шра}

Для подключения нулевой шины ШРА предусматривается дополнительный провод, его проводимость, согласно ПУЭ, должна составлять 50% проводимости фазного.

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–400–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 95).

I_доп.пр. = 200 × 2 = 400 А = I_{доп.шра} = 400 А.

Ответвление от ШМА к ШРА‑4–250–32–1УЗ выполняем проводом
АПВ 7 (1 ´ 50).

I_доп.пр. = 130 × 2 = 260 А. > I_{доп.шра} = 250 А. [3]

1.6.4 Выбор ответвлений от ШРА к отдельным электроприёмникам для участка цеха с подробной планировкой [2]

Ответвления от ШРА к отдельным электроприёмникам выполняются проводами марки АПВ в тонкостенных трубах.

I_доп.пр. ³ I_н.

В качестве нулевого заземляющего провода прокладываем дополнительный провод, проводимость которого равна 50% проводимости фазного.

Пример выбора ответвления к станку №1, металлорежущий станок

Р_н. = 22 кВт.

I_расч = Р_н / (√3хUхcos j х КПД)

I_расч. = 22 / (√3х0,38х0,89х0,87) = 43,2 А

Ответвление выполняем проводом марки АПВ4 (1х 16), I_доп.пр.= 55 А.

I_доп.пр.= 55 А > I_расч. = 43,2А

Таблица 7 Данные выбора ответвлений к электроприёмникам

Наименование электроприёмников	Рн., кВт	Кол-во	Iн., А	Марки и сечение провода	Iдоп.пр., А
МРС	30	8	63,1	АПВ 3 (1 ´ 25) +1х16	80
МРС	22	11	43,2	АПВ 4 (1 ´ 16)	55
МРС	13	19	27,3	АПВ 4 (1 ´ 16)	55
МРС	10	13	20,9	АПВ 4 (1 ´ 5)	27
МРС	7,5	6	15,7	АПВ 4 (1 ´ 5)	27
МРС	5,5	20	11,5	АПВ 4 (1 ´ 2,5)	19
Сварочные машины точечные	100	5	263,1	АПВ 7 (1 ´ 70)	280
Сварочные машины шовные	150	2	394,7	АПВ 7 (1 ´ 120)	400
Электропечи неавтоматизированные	20	2	40,5	АПВ 4 (1 ´ 16)	55
Электропечи неавтоматизированные	30	3	61,3	АПВ 3 (1 ´ 25) +1х16	80
Электропечи неавтоматизированные	60	2	123,7	АПВ 3 (1 ´ 95) +1х50	200
Вентиляторы	22	2	43,2	АПВ 4 (1 ´ 16)	55
Вентиляторы	10	2	20,9	АПВ 4 (1 ´ 5)	27
Вентиляторы	17	2	35,5	АПВ 4 (1 ´ 16)	55
Насосы	7,5	3	15,7	АПВ 4 (1 ´ 5)	27

Расчёт троллейных линий

Выбор троллей осуществляем по двум условиям:

1) По нагреву в длительном режиме работы:

I_м. £ I_доп.

2) По допустимой потере напряжения в пиковом режиме:

ΔU £ ΔU_доп.,

где ΔU _доп. – допустимая потеря напряжения, %. Δ U_доп. = 15%; [3]

ΔU – потеря напряжения, %. Определяется по формуле:

 

Δ U = m ´ ℓ, (26)

 

где m – удельная потеря напряжения, %/м;

ℓ – длина троллей, м.

Выбираем троллейный шинопровод для крана G = 5 т.

Р_н1 = 7 кВт I_н1 = 20 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А  = 3 ПВ = 25%

Р_н3 = 11 кВт I_н3 = 28 А

Максимальный расчётный ток в ПКР I_пкр, А:

 

 (27)

 

I_пкр = 7 + 20 + 28 = 55 А.

При I_пкр. < 60 А пересчет к ПВ = 100% не производится и I_н.пв=100% принимается равным I_пкр..

Пиковый ток I_пик, А:

 

 (28)

 

I_пик. =7 + 20 + 3 ´ 28 = 111 А

Выбираем ближайший по номинальному току троллейный шинопровод ШТМ‑76, I_доп. = 100 А. [4]

I_м. = 55 А < I_доп. = 100 А.

Выбранные троллеи проверяем по допустимой потере напряжения в пиковом режиме.

Определяем потери напряжения выбранного шинопровода ΔU, %. Удельная потеря напряжения m = 0,085%/м, [6] Длина троллеи ℓ = 60 м.

ΔU = 0,085 ´ 60 = 5,1%

ΔU = 5,1% < ΔU_доп. = 15%.

Выбранные троллеи удовлетворяют обоим условиям.

1.7 Выбор аппаратов защиты: ШМА, ШРА, СП и отдельных приемников на участке с подробной планировкой

 

В качестве защиты в сети 0,4 кВ принимаем автоматические воздушные выключатели серии АВМ, А3700Б и АЕ‑2443.

1.7.1 Выбор вводного автомата 0,4 кВ на КТП                                  [7]

В качестве вводного автомата на КТП принимаем автомат серии АМ с расцепителем 3, с селективной приставкой, выкатной.

Расчётный ток трансформатора с учётом перегрузки I_м., А

 

I_м. =  (29)

 

I_м. =  = 1975А

Принимаем в качестве вводных автоматы типа АВМ‑20 СВ ,

I_н.ав. = 2000 А > I_м. = 1975А

I_н.расц. = 2000 А > I_м. = 1975А

1.7.2 Защита распределительных шинопроводов ШРА [2]

На ответвления от ШМА к ШРА устанавливаем автоматические выключатели типа А3700Б с комбинированным расцепителем.

Условия выбора автоматического выключателя:

а) по напряжению

U_н.авт. ³ U_н.уст.

б) по току

I_н.авт. ³ I_м.шра

Условия выбора расцепителя:

в) тепловой расцепитель

I_т.расц. ³ I_м.шра

г) электромагнитный расцепитель

I_{эл.маг.расц.} ³ 1,25 ´ I_пик.

Пример выбора автоматического выключателя для 5 ШРА, I_м. = 157,9А,

I_пик. = 584,3 А:

Принимаем для защиты 1ШРА автоматический выключатель А3716Б .

а) U_н.авт. = 660 В > U_н.уст. = 380 В

б) I_н.авт. = 160А > I_м.шра = 157,9А

в) I_т.расц. = 160А > I_м.шра = 157,9А

г) I_{эл.маг.расц.} = 4000 > 1,25 ´ I_пик. = 1,25 ´ 584 = 730А.

Для остальных ШРА выбор производим аналогично.

 

Таблица 8 Данные выбора защиты для ШРА

№ШРА	Тип ШРА	I м, А	Тип автомата
1ШРА	ШРА – 4	254	А3736Б
2ШРА	ШРА – 4	254	А3736Б
3ШРА	ШРА – 4	149	А3716Б
4ШРА	ШРА – 4	149	А3716Б
5ШРА	ШРА – 4	157	А3716Б
6ШРА	ШРА – 4	210	А3726Б
7ШРА	ШРА – 4	197	А3726Б
8ШРА	ШРА – 4	197	А3726Б

1.7.3 Защита отдельных электроприемников на участке с подробной планировкой [5]

Для защиты электроприемников применяем автоматические выключатели серии А3700Б, АЕ‑2443.

Условия выбора автоматического выключателя:

а) по напряжению

U_н.авт. ³ U_н.

б) по току

I_н.авт. ³ I_н.

Условия выбора расцепителя:

в) тепловой расцепитель

I_т.расц. ³ I_н.

г) электромагнитный расцепитель

I_{эл.маг.расц.} ³ 1,25 ´ I_пуск.

Пример выбора автоматического выключателя для станка №9, МРС

Р_н. = 30 кВт, I_н. =93,9А, I_пуск. =469,5 А:

Для защиты станка принимаем автоматический выключатель А3716Б .

а) U_н.авт. = 660 В > U_н. = 380 В

б) I_н.авт. = 160 А > I_н. = 93,9 А

в) I_т.расц. = 100 А = I_н. = 93,9 А

г) I_{эл.маг.расц.} = 2000 > 1,25 ´ I_пуск. = 1,25 ´ 469,5 = 587 А

Выбор остальных автоматических выключателей производим аналогично.

 

Таблица 9 Данные выбора защиты электроприемников

Наименование электроприёмников	Рн., кВт	Кол-во	Iн., А	Тип автомата
МРС	30	8	63,1	А3716Б
МРС	22	11	43,2	А3716Б
МРС	13	19	27,3	А3716Б
МРС	10	13	20,9	А3716Б
МРС	7,5	6	15,7	А3716Б
МРС	5,5	20	11,5	А3716Б
Сварочные машины точечные	100	5	263,1	А3736Б
Сварочные машины шовные	150	2	394,7	А3736Б
Электропечи неавтоматизированные	20	2	40,5	А3716Б
Электропечи неавтоматизированные	30	3	61,3	А3716Б
Электропечи неавтоматизированные	60	2	123,7	А3716Б
Вентиляторы	22	2	43,2	А3716Б
Вентиляторы	10	2	20,9	А3716Б
Вентиляторы	17	2	35,5	А3716Б
Насосы	7,5	3	15,7	А3716Б

1.7.4 Защита троллейных линий [5]

Защита троллейных линий кранов осуществляется предохранителями ПН‑2, установленными в силовом ящике типа ЯБПВУ.

Условия выбора плавкого предохранителя:

1) U_н.пр. ³ U_уст.

2) I_н.пп ³ I_пл.вст.

3) I_пл.вст. ³ ,

где α – коэффициент снижения пускового тока.

Выбираем защиту для крана G = 5 т.

Р_н1 = 7 кВт I_н1 = 20 А I_нS. = 55 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А I_пик. = 111 А

Р_н3 = 11 кВт I_н3 = 28 А a = 1,6, пуск тяжёлый

Условия выбора плавкого предохранителя:

1) U_н.пр. = 380 В = U_уст. = 380 В

2) I_н.пп = 100 А > I_пл.вст. = 80 А

3) I_пл.вст. = 80 А >  =  = 69,38 А,

Принимаем для защиты ЯБПВУ‑1 .

Выбираем защиту для крана G = 10 т.

Р_н1 = 11 кВт I_н1 = 32 А I_нS. = 59 А

Р_н2 = 2,2 кВт I_н2 = 7 А I_пик. = 120 А

Р_н3 = 16 кВт I_н3 = 20 А a = 1,6, пуск тяжёлый

Условия выбора плавкого предохранителя:

1) U_н.пр. = 380 В = U_уст. = 380 В

2) I_н.пп = 100 А > I_пл.вст. = 80 А

3) I_пл.вст. = 80 А >  =  = 75 А,

Принимаем для защиты ЯБПВУ‑1 .

Предыдущая1234567891011121314Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: