3. Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети.

Схемы электрических сетей должны обеспечивать необходимую надёжность питания потребителей, быть удобными в эксплуатации и при этом затраты на сооружение линий, расход проводникового материала и потери электрической энергии должны быть минимальными.

Цеховые сети делятся на питающие, которые соединяют с ТП цеховые РУ (распределительные панели, щиты, шкафы, шинопроводы, пункты и т.п.), и распределительные, которые служат для питания силовых электроприёмников.

Схемы электрических сетей могут выполняться радиальными и магистральными. Учитывая достоинства и недостатки радиальных и магистральных схем, особенности их эксплуатации, применяются смешанные схемы электроснабжения, которые включают элементы той и иной схемы.

Произведём выбор распределительных шкафов по условию, так чтобы номинальный ток распределительного оборудования не был менее расчётного тока, т.е.

(4.1)

Произведём выбор распределительного шкафа A1. Номинальный ток распределительного шкафа A1 согласно [1]:

.

Выбираем распределительный шкаф A1серии ШР11-73703 c плавкими предохранителями типа ПН2-100/40 и рубильником Р18.

Аналогичный выбор произведём для остальных распределительных шкафов данного цеха и результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Распределительные устройства

№ на плане	тип	Iн руб., А	Iр, А
А1	ШР11-73703	250	18,12
А2	ШР11-73709	400	22,02
А3	ШР11-73709	400	23,6
А4	ШР11-73709	400	35,84
А5	ШР11-73702	250	28,46
А6	ШР11-73704	400	7,29
А7	ШР11-73701	250	10,33
А8	ШР11-73702	250	45,57
А9	ШР11-73709	400	23,69
А10	ШР11-73702	250	20,24
А11	ШР11-73703	250	24,26
А12	ШР11-73709	400	20,43
A13	ЯВЗ-32-1	250	9,71
A14	ШМТ-АУ2	250	9,71

Произведем выбор предохранителей, защищающих распределительные устройства и расположенные в линейной панели распределительного пункта (РП), и кабелей, питающих РУ от РП. Выбор производится согласно условиям (1.5), (1.6) для предохранителей и (1.13), (1.14) для кабелей и проводов.

Например, для РП А1: предохранитель ПН2-100 с I_в=40А. ( ), где I_ПИК=111+18,12 - 0,1414,8=90,8 А,

и АВВГ-1(52,5) с I_доп=19 А. ( ).

Таблица 5. Предохранители и кабели распределительных устройств.

№ на плане	Iр, А	Предохранитель		Кабель / Провод
		Тип	Iв, А	марка	Iдоп, А
А1	18,12	ПН2-100/40	40	АВВГ-1(52,5)	19
А2	22,02	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(54)	27
А3	23,6	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(54)	27
А4	35,84	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(510)	42
А5	28,46	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(56)	32
А6	7,29	ПН2-100/31,5	31,5	АВВГ-1(52,5)	19
А7	10,33	ПН2-100/31,5	31,5	АВВГ-1(52,5)	19
А8	45,57	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(56)	32
А9	23,69	ПН2-100/50	50	АВВГ-1(54)	27
А10	20,24	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(54)	27
А11	24,26	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(54)	27
А12	20,43	ПН2-100/63	63	АВВГ-1(54)	27
A13	9,71	ПН2-100/31,5	63	АВВГ-1(52,5)	19

В качестве линейной панели выбираем ЩО70-05 с разъединителями и предохранителями 6100А, а в качестве вводной – ЩО70-31 с I_ном=1000А (по условию 1000А>230,34A), и автоматический выключатель, установленный на РП ТП:

- автоматический выключатель – ВА51-37 с I_на=400А, I_нр=250А и К_ТО=10

по условиям (8) и (9) - 400А>230,34A; 250A>230,34A.

Выберем кабель, питающий наш цех от трансформаторной подстанции (ТП):

- кабель – АВВГ- 395+135 проложенный в земле с I_ДОП = 335 А по условиям (1.13)) и (1.14) - 255А>230,34А; 255А>250/1,12=223,21А.

Определение уровня напряжения на зажимах электрически наиболее удаленного электроприемниках.

Электрические сети до 1 кВ, рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения за исключением силовых сетей, питающихся от пристроенных, встроенных и внутрицеховых комплектных ТП. В нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального на зажимах электродвигателей в пределах от -5 до +10%, осветительных приборов – от -2,5 до +5%, печей сопротивления и дуговых печей – от -5 до +5%.

Для определения напряжения на зажимах электроприемников необходимо найти потери напряжения в питающем трансформаторе, линиях и шинопроводах.

Расчетная схема представлена на рис. 1.

Потеря напряжения в трансформаторе в процентах определяется по выражению:

, (4.2)

где _Т – коэффициент загрузки трансформатора. _Т=0,74.

U_а и U_Р – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Для трансформаторов с номинальной мощностью Sн 1000кВА вторым слагаемым можно пренебречь. Тогда

, (4.3)

значения Uа и UР в процентах определяются по формулам:

(4.3)

(4.4)

Тогда потери напряжения в нашем трансформаторе будут равны:

(4.5)

Потери напряжения в линиях электропередачи в процентах определяются по формуле: (4.6)

где I_Р – расчетный ток линии, А;

l – длина линии, км;

r₀ и x₀ – удельные активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км;

cos  - коэффициент мощности нагрузки линии.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «РП – ШР»:

Для кабеля АВВГ- 395+135 имеем: r₀ =0,208 Ом/км и x₀ = 0,0596 Ом/км, длина l = 115 м (по заданию).

- КЛ1:

.

Для провода АВВГ-1(52,5) имеем: r₀ =0,954 Ом/км и x₀ = 0,1 Ом/км, длина l = 56,8м (определяем по плану цеха).

- КЛ2:

Определим потери напряжения в проводе, питающем наиболее удаленный потребитель №65 по (4,6):

Тогда напряжение на зажимах электроприемника в процентах определяется как

, (4.7)

где U_ХХ – напряжение холостого хода трансформатора, %. U_ХХ=105%;

 U_i – потеря напряжения на i-ом элементе сети;

n – число элементов на пути от ТП до токи, в которой определяется UЭ.

Вывод: уровень напряжения на зажимах электрически наиболее удаленного электроприемника, равный 103,55%, находится в допустимых пределах 95110%.