Конструктивная особенность строения.

Распределительный пункт серии ПР11 – это сборная установка, которая создается путем сварки отдельных металлических элементов. Сверху оболочка покрывается порошковой эмальюRAL3071. А вот оболочка устройства может быть двух видов. Первый вид встраивается в сам распределительный пункт серии ПР11. Второй же выполняется навесным. Внутрь каждого монтируются коммутационные элементы, которые сверху защищаются панелью. Провода подводятся и выводятся из шкафа и сверху, и снизу. Все зависит от того, какое проектное решение было принято.

Выбираем вводной выключатель IEK ВА88-32 3Р 25А для РП1, опираясь на значение суммарного тока на РП1 (I=21А).

Характеристики выключателя:

- номинальный ток I_н = 25 А

- номинальное рабочее напряжение U_н = 400 В

- номинальная отключающая способность I_откл =25Ка

- частота сети f = 50 Гц

Выбираем вводной выключатель IEK ВА88-32 3Р 16А для РП2, опираясь на значение суммарного тока на РП2 (I=13.7А).

Характеристики выключателя:

- номинальный ток I_н = 16 А  

- номинальное рабочее напряжение U_н = 400 В

- номинальная отключающая способность I_откл =25Ка

- частота сети f = 50 Гц

Выбираем вводной выключатель IEK ВА88-32 3Р 32А для РП3, опираясь на значение суммарного тока на РП3 (I=24А).

Характеристики выключателя:

- номинальный ток I_н = 32 А

- номинальное рабочее напряжение U_н = 400 В

- номинальная отключающая способность I_откл =25Ка

- частота сети f = 50 Гц

Выбираем вводной выключатель IEK ВА88-32 3Р 16А для РП4, опираясь на значение суммарного тока на РП4 (I=13,1А).

Характеристики выключателя:

- номинальный ток I_н = 16 А  

- номинальное рабочее напряжение U_н = 400 В

- номинальная отключающая способность I_откл =25Ка

- частота сети f = 50 Гц

Произведем расчет установленной мощности Р_уст, кВт;

 

Распределительный пункт 1

                                           Р_уст = ΣР_н, кВт                                         (2.6.1)

 

                                          Р_уст = Р_н1 + Р_н2 + Р_н3                                       (2.6.2)

 

Р_уст = 5,8 + 3 + 5,8 = 14,6кВт

 

Определим расчетную мощность Р_р, кВт;

 

                                             Р_р = ΣР_р                                                                  (2.6.3)

 

где Р_р - расчетная мощность каждой установки, кВт

Так как все электроприемники работают в течение максимума нагрузки, расчетную мощность нагрузки определяем по формуле Рр, кВт;

 

                                      Р_р = К_с ΣР_р                                              (2.6.4)

 

где К_с - коэффициент спроса, характеризующий среднюю вероятность одновременного включения токоприемников, для станков 0,6.

 

Р_р = 0,6· (5,8 + 3 + 5,8) = 8,76кВт

 

Находим расчетный ток I_р, А:

I_р =                                            (2.6.5)

где U_н - номинальное напряжение, В

со sφ_ср - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

 

I_р =  = 19,1 А

 

Для последующих распределительных пунктов расчет производится аналогично по формулам (2.6.1); (2.6.2); (2.6.3); (2.6.4);(2.6.5).

Распределительный пункт 2.

Р_уст = ΣР_н, кВт

 

Р_уст = Р_н1 + Р_н2 + Р_н3

 

Р_уст = 2,2*2+1,5+0,7 = 6,6кВт

 

Определим расчетную мощность, кВт;

 

Р_р = ΣР_р

 

где Р_р - расчетная мощность каждой установки, кВт

Так как все электроприемники работают в течение максимума нагрузки, расчетную мощность нагрузки определяем по формуле Р_р , кВт;

 

Р_расч = 0,6· 6,6 = 3,96кВт

 

Находим расчетный ток I_р, А:

I_р =

где U_н - номинальное напряжение, В

со sφ_ср - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

 

I_р =  = 8,3 А

 

Распределительный пункт 3

Р_уст = ΣР_н, кВт

 

Р_уст = Р_н1 + Р_н2 + Р_н3

 

Р_уст = 2,1+0,75+0,75+0,55= 4,15кВт

Определим расчетную мощность, кВт:

 

Р_р = ΣР_р

где Р_р - расчетная мощность каждой установки, кВт

Так как все электроприемники работают в течение максимума нагрузки, расчетную мощность нагрузки определяем по формуле Р_р, кВт;

Р_расч = 0,6· 4,15 = 2,49кВт

 

Находим расчетный ток I_р, А;

I_р =

где U_н - номинальное напряжение, В

со sφ_ср - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

 

I_р =  = 8,7А

Распределительный пункт 4

Р_уст = ΣР_н, кВт

Р_уст = Р_н1 + Р_н2 + Р_н3

Р_уст = 1,7+0,55*4+0,7+1,8 = 6,4кВт

Определим расчетную мощность Р_р, кВт;

Р_р = ΣР_р

где Р_р - расчетная мощность каждой установки, кВт

Так как все электроприемники работают в течение максимума нагрузки, расчетную мощность нагрузки определяем по формуле:

Р_расч = 0,6· 6,4 = 3,84кВт

Находим расчетный ток, А:

I_р =

где U_н - номинальное напряжение, В

со sφ_ср - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

 

I_р =  = 13,1 А

Таблица 2.6.1 - Расчетная мощность распределительных пунктов.

Наименование узлов питания	Установленная мощность, кВт	Расчетная мощность, кВт	соsφ ср	Расчетный ток, А
РП-1	14,6	8,76	0,71	19,1
РП-2	6,6	3,96	0,73	8,3
РП-3	4,15	2,49	0,76	8,7
РП-4	6,4	3,84	0,78	13,1
Силовая на вводе	31,75	19,05	0,73	49,2
Освещение	4,2	4,2	0,85	8,1
Общая на вводе	35,95	23,25	0,76	57,3

На промышленных предприятиях интенсивно используются электрические сети напряжением до тысячи вольт и к ним подключено большинство потребителей реактивной мощности.

Нужно иметь в виду, что из-за передачи в сети низкого напряжения реактивной мощности необходимо увеличивать сечения проводов и кабелей, тем более что потребители удалены на большие расстояния от источников питания - значит неминуемо повышение мощности силовых трансформаторов, а это в свою очередь ведет к повышению потерь активной и реактивной мощности.

Затраты на эти потери, а также на расход материалов можно существенно уменьшить, если произвести компенсирование реактивной мощности непосредственно в сети низкого напряжения.

Нормативный коэффициент мощности cos j_ном = 0,95, следовательно

tg j_ном = 0,33.

Определим коэффициент нагрузки цеха (на напряжение 0,4кВ)j_ср = 0,85

Коэффициент мощности нагрузки цеха не превышает 0,9, поэтому в компенсации реактивной мощности есть необходимости.

Необходимая мощность конденсаторной установки находится из выражения:

 

Q_ку = Р_рaс · (tgφ_р - tgφ_тр), квар                                   (2.6.6)

 

где Q_ку - мощность компенсирующей установки, квар;

Р_рас - активная расчётная мощность;

tgφ_р - расчётный tgφ = 0.855; (c о sϕ = 0,76)

tgφ_тр - требуемый 0,33 (c о sϕ  = 0,95).

Рассчитывается конденсаторная мощность Q_ку, квар:

 

Q_ку = 21,93 ∙ (0,855 - 0,33) = 11,5 квар.

 

Для компенсации реактивной мощности выбрана конденсаторная установка марки УКМ 58-0,4-15-5 У3,

С учетом компенсации реактивной мощности определим расчетный ток на вводе в здание I_р, А;

I_р =                                          (2.6.7)

 

 

I_р =  = 35.7 А

 

По длительно допустимому току выбираем кабель ввода ВБбШв 4х6

 длительно допустимый ток 46 А.

 

Расчет заземления

Основной целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.

Основными потребителями электроэнергии в здании завода являются электродвигатели станков.

Предполагается сооружение заземлителя с внешней стороны здания с расположением вертикальных электродов по периметру.

Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4Ом, т.е.

 

                                       (2.7.1)

 

Поэтому принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении 10 Ом.

В качестве заземлителя всего оборудования, находящегося в цеху принимаем прямой стержень круглого сечения размерами d = 0.02 м, расположенный вертикально.

Сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня) R₀, Ом;

                                  R₀ =                                 (2.7.2)

где – ρ_экв - эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

- L – длина стержня, м;

- d – его диаметр, м;

- Т – расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

 

R₀ =  = 71,6 Ом

 

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Таблица 2.7.1 - Удельное сопротивление грунта

Грунт	Удельное сопротивление грунта, Ом*м
Торф	20
Почва (чернозем и другие)	50
Глина	60
Супесь	160
Песок при грунтовых водах до 5м	500
Песок при грунтовых водах глубже 5м	1000

 

Таблица 2.7.2 - Значение сезонного климатического коэфициента сопротивления грунта.

Тип заземляющих электродов	Климатическая зона
	1	2	3	4
Стержневой (вертикальный)	1,8-2	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
Полосовой (горизонтальный)	4,5-7	3,5-4,5	2-2,5	1,5
	Климатические признаки зон
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	От -20  до-15	От -14 до -10	От -10 До 0	От 0 До +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	От +16 До +18	От +18 До +22	От +22 До+24	От +24 До+26

 

Количество стержней заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле n₀, шт:

                                                           n₀ =                                               (2.7.3)

Rн – нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, определяется исходя из правил ПТЭЭП (Таблица 8).

n₀ =  = 3,82 шт

 

Таблица 2.7.3 -  Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (ПТЭЭП)

Характеристика электроустановки	Удельное сопротивление грунта ρ, Ом·м	Сопротивление Заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель к которому присоединяется нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:
660/380	до 100	15
	свыше 100	0.5·ρ
380/220	до 100	30
	свыше 100	0.3·ρ
220/127	до 100	60
	свыше 100	0.6·ρ

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя R_г, Ом;

R_г = 0,366  *                               (2.7.4)

где - Кс – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;

- L, b – длина и ширина заземлителя;

-η_г – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 2.7.4).

 

R_г = 0,366  *  = 181 Ом

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей L, м;

L = a * ( n ₀ – 1) - в ряд;                                         (2.7.5)

а – расстояние между заземляющими стержнями.

L = 3*(3,82-1) = 8,46 м

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей R_в, Ом;

 

 R_в =                                                    (2.7.6)

 

R_в =  = 36 Ом

 

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле n, шт;

 n =                                                 (2.7.7)

η_в – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица 2.7.4).

 

n =  = 2,84 шт

 

Таблица 2.7.4 -Коэффициент спроса заземлителей, расположенных в ряд.

Для горизонтальных заземлителей
Число электродов	В ряд
	Отношение между электродам к их длине
	1	2	3
4	0,77	0,89	0,92
5	0,74	0,86	0,9
8	0,67	0,79	0,85
10	0,62	0,75	0,82
20	0,42	0,56	0,68
Продолжение таблицы 2.7.4
Для вертикальных заземлителей
Число электродов	В ряд
	Отношение между электродам к их длине
	1	2	3
2	0,86	0,91	0,94
3	0,78	0,87	0,91
5	0,7	0,81	0,87
10	0,59	0,75	0,81
15	0,54	0,71	0,78

 

Коэффициент использования показывает, как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому, чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни, тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего.

Таким образом, искусственное заземление подстанций выполнено из горизонтальных пересекающихся стержневых электродов общей длиной 9 м и вертикальных стержневых электродов в количестве 3 шт., диаметром 20 мм и длиной 2 м, размещенных на одинаковом расстоянии 3м один от другого. Глубина погружения электродов в землю 0,7 м.

 

Технологическая часть