3.10 Выбор сечения с проверкой на потерю напряжения.

Проводники любого назначения должны удовлетворять требова­ниям в отношении по нагреву, по экономической плотности и по длительно допустимому току.

Потери электроэнергии в элементах электрических сетей определяют с целью использования их в технико-экономических расче­тах, а так же при определении себестоимости передачи и распределения электроэнергии по электрическим сетям.

Различают нагрузочные активные потери мощности и энергии, обусловленные нагревом проводников при протекании тока нагрузки, и холостые потери (постоянные).

Производится расчет на потерю напряжения на щитке ЩО-1. Для этого определяется сечение питающего кабеля.

Определяется мощность всех групп по формуле

Р_расч=Р_л∙n∙N∙К_с, кВт, (95)

где Р_расч - мощность группы;

n - количество ламп в одном светильнике;

N - количество светильников;

К_с - коэффициент спроса, для мелких производственных зданий, для групповых сетей и для всех звеньев сети аварийного освещения равен К_с =1,0, для ламп ДРЛ вводится коэффициент пускорегулирующего аппарата =1,1 Для ламп ЛЛ равен 1,3 (учитываются потери в ПРА газоразрядных ламп

Определяются мощности групп основного освещения на ЩО-1

Р_расч1 = 40∙2∙3∙1∙1,3=0,31 кВт,

Р_расч2 = 40∙2∙3∙1∙1,3=0,31 кВт,

Р_расч3 = 250∙1∙1∙1∙=0,25 кВт,

Р_расч4 = 400∙1∙8∙1∙1,1=3,52 кВт,

Р_расч5 = 400∙1∙8∙1∙1,1=3,52 кВт,

Р_расч6 = 400∙1∙8∙1∙1,1=3,52 кВт,

Р_расч7 = 2000+0,5∙4+0,25∙3=4,75 кВт,

Р_расч8 = 40∙2∙10∙1∙1,3+200∙1∙4∙1∙1=1,84 кВт,

Р_расч9 = 250∙1∙1=0,25 кВт.

Определяется общая мощность щиткена ЩО-1 по формуле

Р_щ = Р_расч1 + Р_расч2 + Р_расч3 + … + Р_расч12, кВт (96)

= 0,31+0,31+0,25+3,52+3,52+3,52+4,75+1,84+0,25=18,27 кВт.

Сечение проводника выбирается по нагреву, образующемуся благодаря про­ходящему по нему току. Выбранное сечение кабеля проверяется по условию (47)

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 29 А.

Выбирается кабель для питания ЩО-1, марки АВВГ 4x6 мм², с I_д.д=32 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырех­жильный учитывая условия прокладки по формуле (48)

I_расч = 32∙1,04∙0,92=30,62 А.

Кабель проверяется по условию (47)

30,62 А ≥ 29 А.

Условие выполняется, выбранный кабель подходит.

Выбирается кабель до ЩО-2

Производится расчет на потерю напряжения на щитке ЩО-2. Для этого определяется сечение питающего кабеля.

Определяется мощность всех групп по формуле (94)

Р_расч1 = 40∙2∙9∙1∙1,3=0,94 кВт,

Р_расч2 = 40∙2∙9∙1∙1,3=0,94 кВт,

Р_расч3 = 250∙1∙1=0,25 кВт,

Р_расч4 = 200∙1∙2∙1∙100=0,5 кВт,

Р_расч5 = 400∙1∙9∙1∙1,1=3,96 кВт,

Р_расч6 = 400∙1∙9∙1∙1,1=3,96 кВт,

Р_расч7 = 400∙1∙8∙1∙1,1=3,52 кВТ;

Р_расч8 = 2000+(0,5∙4+0,25)=4,25 кВт,

Р_расч9 = 250∙1∙1=0,25 кВт,

Р_расч10 = 100∙1∙4∙1∙1=0,4 кВт.

Определяется общая мощность на щитке ЩО-2 по формуле (95)

Р_щ = 0,94+0,94+0,25+0,5+3,96+3,96+3,52+4,25+0,25+0,4=18,97 кВт.

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 30,11 А.

Выбирается кабель для питания ЩО-2, марки АВВГ 4x6 мм², с I_д.д=32 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырех­жильный учитывая условия прокладки по формуле (48)

I_расч = 32∙1,04∙0,92=30,62 А.

Кабель проверяется по условию (47)

30,62 А ≥ 30,11 А.

Условие выполняется, выбранный кабель подходит.

Выбор кабеля до ЩАО-1

Производится расчет на потерю напряжения на щитке ЩО-2. Для этого определяется сечение питающего кабеля.

Определяется мощность всех групп по формуле (94)

Р_расч1=200∙1∙9∙1∙1+40∙2∙1∙1,3=1,9 кВт.

Определяется общая мощность на щитке ЩАО-1 по формуле (95)

Р_щ=1,9 кВт.

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 3,1 А.

Выбирается кабель для питания ЩАО-1, марки АВВГ 4x2,5 мм², с I_д.д=19 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырех­жильный учитывая условия прокладки по формуле (48)

Определяется расчетный длительно допустимый ток с учетом поправочных коэффициентов по формуле

I_расч = 19∙1,04∙0,92=18,18 А.

Кабель проверяется по условию (47)

18,18 А ≥ 3,1 А.

Условие выполняется, выбранный кабель подходит.

Выбор кабеля до ЩАО-2

Производится расчет на потерю напряжения на щитке ЩАО-2. Для этого определяется сечение питающего кабеля.

Определяется мощность всех групп по формуле (94)

Р_расч1 = 200∙1∙8∙1∙1=1,6 кВт,

Р_расч2 = 40∙2∙3∙1∙1,3=0,31 кВт,

Р_расч3 = 200∙1∙6∙1∙1+100=1,3 кВт.

Определяется общая мощность на щитке ЩАО-2 по формуле (96)

Р_щ = 1,6+0,31+1,3=3,21 кВт.

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 5,1 А.

Выбирается кабель для питания ЩАО-2, марки АВВГ 4x2,5 мм², с I_д.д=19 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырех­жильный учитывая условия прокладки по формуле (48)

I_расч = 19∙1,04∙0,92=18,18 А.

Кабель проверяется по условию (47)

18,18 А ≥ 5,1 А.

Условие выполняется, выбранный кабель подходит.

Определяется сечение кабеля для всех групп. Для этого выбирается самая нагруженная группа, если сечение кабеля подходит для неё, то подходит для всех групп.

На ЩО-2 самая нагруженная 5 группа, по току этой группы производится расчет и выбор сечения для групп по формуле

, А (96)

=10,42 А.

Выбирается кабель марки АВВГ 4x2,5 мм², с I_д.д=19 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырех­жильный учитывая условия прокладки по формуле

I_расч = 19∙1,04∙0,92=18,18 А.

Кабель проверяется по условию (47)

18,18 А ≥ 2,56 А.

Условие выполняется, кабель проходит по нагреву.

Кабель проверяется на потерю напряжения. Для проверки на потерю напря­жения выбирается самый удаленный светильник.

3~10 кВ

Рисунок 19 - Схема расчета потерь напряжения рабочего освещения в станочном отделении.

Момент нагрузки определяется по формуле

M=P∙L, кВт∙м, (97)

где Р – мощность потребителей, кВт;

L – длинна участка сети от источника питания до точки

присоединения нагрузки, м.

Определяется потеря на участках по формуле

,%, (98)

где М - момент нагрузки, кВт∙м;

С - коэффициент, учитывающий конструктивное

исполнение сети. Для алюминиевых проводников,

с трехфазной сетью питания С=44 [по табл.12.46./2/];

S - сечение проводника, мм².

=3,43 %;

=0,61 %;

=0,42 %;

=0,34 %.

Для участка момент нагрузки определяется по формуле

,кВт∙м, (99)

где L₀ - расстояние от четвертого ответвления до

ближайшего светильника,м;

L - длина группы, м;

- мощность группы, кВт.

= 28,18 кВт∙м.

Определяются потери напряжения на участке по формуле (98)

=0,26 %.

Общие потери напряжения складываются из потерь напряжения на различных участках сети. Потери напряжения считаются до самого дальнего светильника по формуле

, (100)

где - потеря напряжения в кабеле от источника питания

до ЩО-1, %;

- потери напряжения в кабеле от ЩО-1 до первого

ответвления, %;

- потеря напряжения в кабеле от первого

ответвления до второго ответв­ления, %;

- потеря напряжения в кабеле от второго

ответвления до третьего ответв­ления, %;

- потеря напряжения в кабеле от третьего

ответвления до четвертого ответвления,%

=3,43+0,61+0,42+0,34+0,26=5,06 %.

Кабель проверяется по условию (50)

5,2 % ≥ 5,06 %.

Условие выполняется, кабель по потерям напряжения рассчитан правильно.

11. Выбор типа распределительных пунктов, выбор защитных аппаратов

Распределительные пункты осветительных сетей, предназначенных для распределения электрической энергии, для защиты от токов короткого замыкания в сетях с заземленной нейтралью напряжением до 380 В, а так же для защиты от перегрузок. В цеху для установки применяются 4 осветительных щитка типа ОЩВ (настенные). Устанавливаются 2 щитка для основного освещения, и 2 щитка для аварийного освещения. Технические данные щитков приведены в таблице.

Таблица 18 - Технические данные щитков ОЩВ.

Тип щит­ка	Количе­с-тво	Число одно­фазных групп	Устройство на вводе	Аппараты на отход- ных линиях	Размеры
ОЩВ-6А УХЛ4	2	6	АЕ2046-10	АЗ161	400x154x516

Таблица 19 - Технические данные щитков ОЩВ.

Тип щит­ка	Количес-тво	Число одно­фазных групп	Устройство на вводе	Аппараты на отход- ных линиях	Размеры
ОЩВ-12А УХЛ4	2	12	АЕ2056-10	АЗ161	400x154x716

Сеть ремонтного освещения питается от понижающего трансформатор на напряжение 36 и 42 В, которое считается безопасным напряжением для человека. Технические данные ЯТП-0,25-23УЗ приведены в таблице.

Таблица 16 - Технические данные ящика ЯТП.

Тип ящика	Напряжение трансформатора, В	Тип защитно­го аппарата	Размеры	Тип трансфор­матора
ЯШ- 0,25-2ЭУЗ	220/36	АЕ1000	205x282x130	ОСО-0,25

В осветительных щитках установлен 1 вводный и линейные ав­томаты. Вводный автомат защищает от перегрузок и короткого за­мыкания щит освещения, а линейные автоматы защищают электриче­ские сети освещения. Так как автоматы комплектуются вместе с щитками выбор автоматов не производится, а выбираются только токи расцепителей.

Номинальные токи уставки автоматов и плавких вставок пре- дохранителей следует выбирать по возможности минимальными к рас­четным токам защищаемых участков сети.

Таблица 17 - Технические данные автоматических выключателей.

Тип	Номинальное значение		Число полюсов	Расцепитель	Номинальный ток расцепи- теля, А
	напряжения, В	тока, А
АЕ2056М	660	100	3	комбинирован­- ный	10-100
АЕ2046	660	63	3	комбинирован­- ный	6,3-63
А3161	380	50	1	тепловой	16-50
АЕ1000	380	25	1	комбинирован­- ный	6,3-25

Токи каждой группы щитка ЩО-1 определяются по формуле (96)

I_гр1==0,82 А,

I_гр2==0,82 А,

I_гр3==0,66 А,

I_гр4,5,6==9,26 А,

I_гр7==12,5 А,

I_гр8==4,84 А,

I_гр9==0,66 А.

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 29 А.

Ток расцепителя автомата выбирается по условию (39)

Для вводного автомата АЕ2056М, установленного на ЩО-1, выбирается ток расцепителя

I_н.р =40 А;

I_расч =29 А.

Отключающую способность автомата проверяем по условию (49)

40 А ≥ 29 А.

Выбирается ток расцепителя автомата. На отходящей линии для самой нагруженной группы установлен автомат А3161.

I_н.р =16 А;

I_расч =12,5 А.

Отключающую способность автомата проверяем по условию (49)

16 А ≥ 12,5 А.

Условия соблюдаются, токи расцепителей автоматов выбраны правильно.

Токи каждой группы ЩО-2 определяются по формуле (34)

I_гр1==2,47 А,

I_гр2==2,47 А,

I_гр3==0,66 А,

I_гр4 ==1,32 А,

I_гр5,6,7==10,42 А,

I_гр8==11,18 А,

I_гр9==0,66 А,

I_гр10==1,05 А.

Расчетный ток для трехфазной сети определяется по формуле (34)

= 30,11 А.

Ток расцепителя автомата выбирается по условию (39)

Для вводного автомата АЕ2056М, установленного на ЩО-2, выбирается ток расцепителя

I_н.р =40 А;

I_расч =30,11 А.

Отключающую способность автомата проверяем по условию (49)

40 А ≥ 30,11 А.

Выбирается ток расцепителя автомата. На отходящей линии для самой нагруженной группы установлен автомат А3161.

I_н.р =16 А;

I_расч =11,8 А.

Отключающую способность автомата проверяем по условию (49)

16 А ≥ 11,8 А.

Условия соблюдаются, токи расцепителей автоматов выбраны правильно.

1. Выбор схемы питания ремонтного освещения. Выбор напряжения и источника питания

Питание сети ремонтного освещения осуществляется от понижающих трансформаторов ЯТП - 0,2523 УЗ, который понижает напряжение с 220 до 36 В. В цеху установлены три понижающих трансформатора от которых питаются 5 штепсельные розетоки ремонтного освещения. В самих трансформаторах так же имеются встроенные розетки на 36 В. Радиус охвата переноски с ремонтным освещением 15 метров. Учитывая количество розеток по цеху и радиус охвата удлинителей ремонтного освещения, достаточно для освещения ремонтного освещения по всему цеху.

1. Выбор сечения проводов с проверкой на потерю напряжения

Определяется расчетный ток для двухпроводной сети (фаза-нуль) по формуле:

_, А, (101)

где Р_ящ - мощность ЯТП, кВт;

U_ном - номинальное напряжение двух проводников сети,

питающей ЯТП, Вт.

I_расч= = 1,19 А.

Выбирается кабель марки АВВГ 3x2,5 мм², с =19 А [по табл. 12.14/2/].

Производится перерасчет трехжильного кабеля на четырехжильный, учитывая условия прокладки, по формуле (48)

I_расч= 19∙1,04=19,76 А.

Выбранное сечение кабеля проверяется по условию (47)

19,76 А > 1,19 А.

Условие выполняется.

Потери напряжения сети ремонтного освещения производиться таким же способом, как и для сети рабочего освещения.

Общие потери напряжения складываются из потерь напряжения на различных участках сети, в соответствии с рисунком (20).

Рисунок 20 - Схема расчета потерь напряжения ремонтного освещения в станочном отделении

Потери напряжения считаются до наиболее удаленного участка, по формуле:

, %, (102)

где - потери напряжения от трансформаторной

подстанции до ЩО-2, %;

- потери напряжения от ЩО-2 до

понижающего трансформатора, %;

- потеря напряжения от понижающего

трансформатора до первого ответв­ления, %;

- потеря напряжения в кабеле от первого

ответвления до наиболее удаленного, %;

Определяются потери на участках по формуле (98).

=1,8 %;

=0,35 %;

=0,1 %;

=1,88 %.

Путем суммирования всех потерь на участке определяем общие потери по формуле (102)

=1,8+0,35+0,1+0,7+1,88=4,13 %.

Проверяется по условию (19)

5,2 % >4,13 %.

Условие выполняется, кабель по потерям напряжения подходит.

3. МОЛНИЕЗАЩИТА И ЗАЗЕМЛЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ЦЕХА

4.1 Молниезащита

Молниезащита — комплекс мероприятий и средств, обеспечи­вающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от прямых ударов молнии, электромагнитной и электростатической индукции, а также от заноса высоких потенциа­лов через металлические конструкции и коммуникации. На земном шаре ежегодно происходит до 16 млн гроз, т.е. около 44 тыс. за день. Прямой удар молнии очень опасен для людей, зданий и сооруже­ний вследствие непосредственного контакта канала молнии с пора­жаемыми объектами. Убытки только от пожаров и взрывов, вызванных этим явлением, в ряде случаев колоссальные. Прямой удар молнии также может производить сильные механические разрушения, приводя в негодность чаше всего дымовые трубы, мачты, вышки, а иногда и стены зданий. Расчеты показывают, что затраты на осуществление молниезащитных мероприятий приблизительно в 1,5 раза меньше стоимости сгоревших за пять лет зданий и сооружений.

Гроза - это природное явление, состоящее из нескольких эле­ментов. Наиболее опасный из них - молния. Защита от молнии и её возможных последствий и называется молниезащитой. Термины "гро­зозащита" и "громоотвод" являются общеупотребительными, обиходными. Термины "молниезащита" и "молниеотвод" являются профессио­нальными и отражают суть явления и предназначение устройства.

Воздействия молнии принято побразделять на две основные группы: а) первичные, вызванные прямым ударом молнии; б) вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект протяженными металлическими коммуникациями.

Цель молниезащиты совсем проста. Задача - встретить молнию на подлете к крыше и сделать так, чтобы она изменила свое перво­начальное направление и, скользнув вдоль стены (или по отдельно стоящему громоотводу), ушла в землю рядом. Традиционный молниеотвод состоит из трех основных элементов: молниеприемника, который принимает разряд молнии; токоотвода, который должен направить принятый разряд в землю, и заземлителя, который отдает заряд зем­ле.

Подсчет ожидаемого количества поражений молнией в год производится по формуле

N=[(B+6h_x)∙(A+6h_x)=7,7∙h²_x] ∙n∙10^-6 (103)

где h_x - наибольшая высота здания или сооружения, м;

п - среднегодовое число ударов молнии в 1 км²

земной по­верхности в месте нахождения здания

или сооружения (т.е. удельная плотность

ударов молнии в землю);

А и В - длина и ширина здания или сооружения, м.

N=[(30+6∙9)∙(48+6∙8)=7,7∙9²]∙5,5∙10^_6=4,4∙10^-2 поражений.

Для данного цеха и для данного региона ожидаемое количество поражений молнией в год составляет 4,4∙10^-2.

На основании карты среднегодовая продолжительность гроз 60 ч. с удельной плотностью ударов молнии п=5,5км²∙год.

При N≤0,1 и п≥40 ч., для защиты механического цеха от этих поражений принимается одиночный стержневой молниеотвод. Степень надежности защиты типа Б (95-99,5%).

Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h, м, представляет собой круговой конус (рис 30), вершина которого на­ходится на высоте h₀≤h. На уровне земли зона защиты на высоте за­щищаемого сооружения h_x, представляет собой круг г_х.

По габаритным размерам здание АЦ определяются значения

h_x=9 м;

г_х=28,3 м.

По номограмме определяется высота одиночного молниеотвода в зоне Б.

h=29 м.

В масштабе изображается зона Б (рисунок 22)

Рисунок 21 – Зона защиты одиночного стержневого молниепровода

h₀=0,92∙29=26,7 м.

Высота стержневого молниеприемника определяется по формуле

h_M=h-h₀, м. (104)

h_M =29-26,7=2,3 м.

Активная высота молниеотвода определяется по формуле

h_а=h-h_x, м. (105)

h_a=29-9=20 м.

Определяется радиус защиты по формуле

r₀ = 1,5h, м. (106)

r₀ = 1,5∙29=43,5 м.

Рисунок 22 - Зона защиты одиночного стержневого молниеот­вода

Производится проверка расчетных данных путем сравнения с данными номограммы

Рисунок 23 - Номограмма для определения высоты молниеотвода в зоне Б

Так как цех сооружен из железобетонных плит, она использу­ется в качестве заземлителей молниезащиты при условии обеспече­ния непрерывной связи по их арматуре и присоединения ее к закладным деталям с помощью сборки. Вместо стержневого молниеприемника используется молниеприемные сетки, укладываемые на железобе­тонную кровлю здания под утеплитель или гидроизоляцию, при условии, что они должны быть выполнены из несгораемых материалов и их пробое при разряде молнии не приведет к возгоранию кровли. Дан­ная стека соединена сваркой с общим контуром заземления.