Выбор схемы электроснабжения неразрывно связан с вопросом напряжения, мощности, категории ЭП по надежности, удаленности ЭП .
В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.
Электроприемники первой категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Электроприемники второй категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Электроприемники третьей категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.
Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1-х суток.
Вопрос выбора схемы электроснабжения, уровня напряжения решается на основе технико-экономического сравнения вариантов.
Для питания промышленные, предприятий применяют электросети напряжением 6, 10, 35, 110 и 220 кВ.
В питающих и распределительных сетях средних предприятий принимается напряжение 6–10 кВ. Напряжение 380/220 В является основным в электроустановках до I000 В. Внедрение напряжения 660 В экономически эффективно и рекомендуется применять в первую очередь для вновь строящихся промышленных объектов .
Напряжение 42 В (36 и 24) применяется в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, для стационарного местного освещения и ручных переносных ламп.
Напряжение 12 В применяется только при особо неблагоприятных условиях в отношении опасности поражения электрическим током, например, при работе в котлах или других металлических резервуарах с использованием ручных переносных светильников.
Применяются две основные схемы распределения электроэнергии – радиальная и магистральная в зависимости от числа и взаимного расположения цеховых подстанций или других ЭП по отношению к питающему их пункту.
Обе схемы обеспечивают требуемую надежность электроснабжения ЭП любой категории.
Радиальные схемы распределения применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки рассредоточены от центра питания. Одноступенчатые радиальные схемы применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания, а также для питания цеховых подстанций. Двухступенчатые радиальные схемы используют для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников ВН с целью разгрузки основных энергетических центров (рис. З.1). На промежуточных распредпунктах устанавливается вся коммутационная аппаратура. Следует избегать применения многоступенчатых схем для внутрицехового электроснабжения.
Рис. 3.1. Фрагмент радиальной схемы распределения электроэнергии
Распределительные пункты и подстанции с электроприемниками I и II категорий питаются, как правило, по двум радиальным линиям, которые работают раздельно, каждая на свою секцию, при отключении одной из них нагрузка автоматически воспринимается другой секцией.
Магистральные схемы распределения электроэнергии следует применять при распределенных нагрузках, когда потребителей много и радиальные схемы экономически нецелесообразны. Основные преимущества: позволяют лучше загрузить при нормальном режиме кабели, сэкономить число шкафов на распределительном пункте, сократить длину магистрали. К недостаткам магистральных схем относятся: усложнение схем коммутации, одновременное отключение ЭП нескольких производственных участков или цехов, питающихся от данной магистрали при ее повреждении. Для питания ВП I и II категорий должны применяться схемы с двумя и более параллельными сквозными магистралями (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Схема с двойными сквозными магистралями
Питание ЭП в сетях напряжением до 1000 В II и III категорий по надежности электроснабжения рекомендуется осуществлять от однотрансформаторных комплектных трансформаторных подстанций (КТП).
Выбор двухтрансформаторных КТП должен быть обоснован. Наиболее целесообразны и экономичны для внутрицехового электроснабжения в сетях до 1 кВ магистральные схемы блоков трансформатор–магистраль без распределительных устройств на подстанции с применением комплектных шинопроводов.
Радиальные схемы внутрицеховых питающих сетей применяют, когда невозможно выполнение магистральных схем по условиям территориального размещения электрических нагрузок, а также по условиям среды.
Для электроснабжения цеховых потребителей в практике проектирования редко применяют радиальные или магистральные схемы в чистом виде. Наибольшее распространение находят так называемые смешанные схемы электрических сетей, сочетающие в себе элементы как радиальных, так и магистральных схем.
Схемы электроснабжения и все электроустановки переменного и постоянного тока предприятия напряжением до 1 кВ и выше должны удовлетворять общим требования к их заземлению и защите людей и животных от поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции .
Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью ;
– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.
Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения: система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухозаземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников (см. рис. 3.3–3.7).
Рис. 3.3. Система TN-C – система TN , в которой нулевой защитный
и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике
на всем ее протяжении
Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли:
T – заземленная нейтраль;
I – изолированная нейтраль.
Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:
T – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Последующие (после N ) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S – нулевой рабочий (N ) и нулевой защитный (PE ) проводники разделены;
C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN -проводник);
N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
PE – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник.
Рис. 3.4. Система TN-S – система TN , в которой нулевой защитный
и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении
Рис. 3.5. Система TN-C-S – система TN , в которой функции нулевого
защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном
проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания
Рис. 3.6. Система TT – система, в которой нейтраль источника питания
глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки
заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически
независимого от глухозаземленной нейтрали источника
Рис. 3.7. Система IT –система, в которой нейтраль источника питания
изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства,
имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части
электроустановки заземлены
Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N ) – проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.
Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN ) проводник - проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:
– основная изоляция токоведущих частей;
– ограждения и оболочки;
– установка барьеров;
– размещение вне зоны досягаемости;
– применение сверхнизкого (малого) напряжения.
Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ при наличии требований других глав ПУЭ следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.
Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:
– защитное заземление;
– автоматическое отключение питания;
– уравнивание потенциалов;
– выравнивание потенциалов;
– двойная или усиленная изоляция;
– сверхнизкое (малое) напряжение;
– защитное электрическое разделение цепей;
– изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.
Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN .
Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение питания в соответствии с ПУЭ.
Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система TT ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.
При этом должно быть соблюдено условие:
R a I a ≤ 50 B,
где I a – ток срабатывания защитного устройства;
R a – суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников.
При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN- проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления, в первую очередь, следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей.
В прил. 3 приведены схемы электроснабжения отдельных зданий, а в прил. 4 – графические и буквенные обозначения в электрических схемах.
Введение
1. Характеристика потребителей электрической энергии
1.1 Характеристика по режиму работы приёмников
1.2 Характеристика потребителей по степени бесперебойности электроснабжения
2. Характеристика среды отделений цеха
3. Требование к схемам электроснабжения в соответствии со средой и категорией
4. Определение расчётной мощности и нагрузок методом упорядоченных диаграмм
5. Определение месторасположения цеховой подстанции, её типа, типа трансформаторов, их количества и мощность на основе технико-экономического расчёта
5.1 Выбор типа и числа трансформаторов
5.2 Технико-экономический расчёт и выбор трансформатора
6. Выбор схемы электроснабжения цеха
7. Обоснование и выбор напряжения распределения электроэнергии
8. Расчёт и выбор параметров схемы
8.1 Определение расчётной нагрузки на питающую линию ТП-ШРА 1
8.2 Выбор типа шинопровода и питающего его кабеля
8.3 Выбор марки и сечения проводов питающих непосредственно приёмники электроэнергии
8.4 Технико-экономический расчёт проводов, кабельных линий шинопроводов
8.5 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры
а) Выбор предохранителей
б) Выбор автоматических выключателей
в) Выбор рубильников ввода и магнитных пускателей
9. Конструктивное исполнение цеховой сети
10. Описание принятой схемы
Список литературы
Аннотация
В курсовой работе произведен расчет электроснабжения цеха. По исходным данным составлен план сети 0,4 кВ для участка цеха, выбрана схема электроснабжения цеха. Расчет электрических нагрузок участка цеха выполнен методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Выбор сечения проводов и кабелей осуществлен по условию нагрева, выбранное сечение проверено по допустимой потере напряжения и на соответствие току защитного аппарата.
Выбрана коммутационная и защитная аппаратура. При выборе мощности трансформаторов цеховой подстанции определена мощность компенсирующих устройств, обеспечивающая выбор оптимальной мощности цеховых трансформаторов.
ВВЕДЕНИЕ
Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.
Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии – городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.
В настоящее время большинство потребителей получают электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.
По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных
процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.
Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения.
В настоящее время созданы методы расчёта и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.
1. Характеристика потребителей электрической энергии
1.1 Характеристика по режиму работы приёмников
Около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электрической энергии
потребляется промышленными предприятиями.
Приёмники данного металлообрабатывающего предприятия можно
разделить на группы:
Приёмники трёхфазного тока напряжением до 1000 В.частотой 50 Гц.
Приёмники однофазного тока напряжением до 1000 В.частотой 50 Гц.
Приёмники постоянного тока, питаемые от преобразовательных подстанций и подстанций.
Приёмники цехов могут быть подразделены на группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки.
1. Приёмники, работающие в режиме с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой.
2.Приёмники, работающие в режиме повторно – кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. Повторно – кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения и длительностью цикла.
1.2 Характеристика потребителей по степени бесперебойности электроснабжения
С точки зрения обеспечения надёжного и бесперебойного питания, преемники электрической энергии делятся на три категории.
К 1 категории относят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприёмники должны обеспечиваться электропитанием от 2 и более источников, причём перерыв в электроснабжении допускается на время АВР 1 – 2 сек.
Во 2 категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Для приёмников перерыв питания допускается на время необходимое для включения резерва, но не более 1 – 2ч.
К 3 категории относят все остальные электроприёмники, не подходящие под определение к 1 и 2 категорий. Это главным образом различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цеха несерийного производства. Перерыв на всё время ремонта, но не более чем на 1 сутки.
2. Характеристика среды цеха
В помещениях механического цеха отсутствует химически активная или органическая среда, т.е. не содержаться агрессивные пары, газы, жидкости не образуются отложения или плесень.
В помещениях по технологическим условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве, чтобы она оседала на проводах или проникала бы внутрь машин или аппаратов.
Помещения в цеху не относятся к взрывоопасным, поскольку объём взрывоопасной смеси не превышает 5 % от свободного объема помещения.
Помещения в цеху относятся к сухим помещениям, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %. А при отсутствии различных вышеперечисленных агрессивных сред можно отнести помещения в цеху с нормальной средой.
Среда цеха характеризуется как нормальная на основании следующих параметров:
1) относительная влажность воздуха не выше 60 % . ПУЭ 1.1.6.
2) температура воздуха не выше 35 0 С ПУЭ 1.1.10.
3) технологическая пыль отсутствует ПУЭ 1.1.11.
4) агрессивные пары,жидкости и газы не применяются ПУЭ 1.1.11
3. Требование к схемам электроснабжения в соответствии со средой и категорией
При проектировании систем электроснабжения должны рассматриваться вопросы: Перспектива развития электрических систем электроснабжения, обеспечение комплексного и централизованного электроснабжения потребителей, снижение потерь электрической энергии. Вопрос о надёжности электроснабжения потребителей связан с числом источников питания, схемой электроснабжения и категорией потребителей. В механическом цехе преобладают приёмники третьей категории, они имеют один источник питания.
Экономичность – минимальные затраты на схему электроснабжения, но при этом схема должна обеспечивать надёжное электроснабжение в соответствии с категорией потребителей
Гибкость – схема должна допускать переделки и изменения в схеме связанные с вводом новых мощностей, увеличением нагрузки без существенных переделов схемы.
Удобство в эксплуатации – оборудование должно быть доступно для осмотра и ремонта и быстрого устранения неисправностей.
Принципы построения схем электроснабжения:
1. Отказ от холодного резерва – т.е. все линии и трансформаторы должны находиться под напряжением или под нагрузкой
2. Раздельная работа линий и трансформаторов – все линии и трансформатор работают раздельно.
3. Глубокое секционирование – все секции шин секционированы
4. Приближение ВН к потребителям.
4. Определение расчётной мощности и нагрузок методом упорядоченных диаграмм
Электрические нагрузки являются исходными данными для решения комплекса вопросов при проектировании системы электроснабжения цеха и в целом промышленного предприятия.
Электроснабжение участка механического цеха №19
Курсовая
Энергетика
Цеховые сети распределения электроэнергии должны: обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории; быть удобными и безопасными в эксплуатации; иметь оптимальные технико-экономические показатели минимум приведённых затрат...
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Орский гуманитарно-технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
(Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ)
Механико-технологический факультет
Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Электроснабжение предприятий и электропривод»
Электроснабжение участка механического цеха №19
Пояснительная записка
ОГТИ 140106. 65 6 4. 14. 019 ПЗ
Руководитель
канд. техн. наук
Давыдкин М.Н.
«___»______________2014 г.
Исполнитель
Студент гр. 10ЭОП
Саенко Д.А.
«___»______________2014 г.
Орск 2014
Задание……………………………………………………………………………3
Аннотация………………………………………………………………………..5
Введение………………………………………………………………………….6
1. Краткая характеристика электроприемников цеха……………………….…..8
2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха…………………….…9
3. Расчет электрических нагрузок участка цеха………………………………..10
4. Выбор марки и сечения токоведущих частей (проводов, кабелей,
шинопроводов)………………………………………………………………….…16
5. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры……………………………18
6. Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции. Компенсация
реактивной мощности………………………………………………………….....21
7. Расчет питающей линии 10 кВ………………………………………………...25
8. Конструктивное выполнение цеховой сети…………………………………..31
Заключение………………………………………………………………………33
Список использованных источников……………………………………… ….34
Задание
Тема: Электроснабжение участка механического цеха.
Введение
Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.
В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.
По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.
На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями.
Цеховые сети распределения электроэнергии должны:
Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей
трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.
Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связано со следующим:
При определении электрических нагрузок действующих или проектируемых промышленных предприятий необходимо учитывать режим работы, мощность, напряжение, род тока и надежность питания электроприемников.
По режиму работы электроприемники могут быть разделены на три группы:
с продолжительным режимом работы;
с повторно-кратковременным режимом работы;
с кратковременным режимом работы.
Нагревательные печи, сушильные шкафы - составляют группу электропрёмников, работающих в продолжительном режиме с постоянной или мало меняющейся нагрузкой. Печи и сушильные шкафы мощностью 2,5÷70 кВт относиться к потребителям малой и средней мощности, питаются от напряжения 380 В промышленной частоты 50Гц.
Станки работают длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отклонениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин. По мощности относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц.
Вентиляторы работают в продолжительном режиме, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, неизменной или мало меняющейся нагрузкой. Относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380В промышленной частоты.
Кран работает в повторно кратковременном режиме с продолжительностью выключения 40%. Мощность 2,2 кВт, питается от сети 380В промышленной частоты 50 Гц.
Сварочные трансформаторы работают в повторно кратковременном режиме с постоянными большими бросками мощности, продолжительностью включения 40%, мощность 48 кВА и 42кВА, питаются от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц. Механический участок относится к потребителям второй категории.
Цеховые распределительные сети должны:
Обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категорийности.
Быть удобными и безопасными в эксплуатации.
Иметь оптимальные технико-экономические показатели.
Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.
Поэтому для питания цеха выбирается магистральная схема электроснабжения, что обеспечивает малое число присоединений, а следовательно уменьшение строительной части; малое изменение сети при изменении расположения технологического оборудования; меньшие потери электроэнергии. Наряду с достоинствами схемы существуют и недостатки:
Меньшая надёжность магистральных схем по сравнению с радиальными.
Труднее обеспечить селективность защит.
Схема выполнена распределительными шинопроводами типа ШРА, которые предназначены для питания электроприёмников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали.
Расчет электрических нагрузок участка цеха выполняется методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Предварительно номинальная мощность приёмников с повторно-кратковременным режимом работы приводится к ПВ-100% по формулам:
Р н = Р пасп - для электродвигателей (1)
Р н = S пасп cosφ - для сварочных трансформаторов и
Сварочных машин (2)
Р н = S пасп cosφ - для трансформаторов электропечей (3)
где Р пасп (кВт), S пасп (кВт), ПВ - паспортные данные мощности и продолжительности включения в относительных единицах;
cosφ паспортный коэффициент активной мощности.
Мощности сварочных трансформаторов
кВт
кВт
Мощность преобразовательного агрегата
КВт
Мощность мостового крана
КВт
Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шинопровода распределительного, шинопровода магистрального, цеховой трансформаторной подстанции или по цеху в целом).
Принимаем следующие значения коэффициента использования электроприемников, который взят из .
Модуль сборки узла питания определяется:
, (2)
где:
Максимальная номинальная мощность электроприемника подключенного к узлу питания, кВт;
Минимальная номинальная мощность электроприемника подключенного к узлу питания, кВт.
Таблица 1 - Коэффициенты использования для оборудования
|
Наименование |
Коэффициент ис-пользования, Ки |
|
Молот ковочный МА411, |
|
|
Электропечь камерная Н-30, |
0,17 |
|
Преобразовательный агрегат, |
|
|
Полировальный станок, |
0,14 |
|
Печь камерная ОКБ-330, |
|
|
Заточный станок 3641 |
0,12 |
|
Вентилятор |
Для узла питания определяется значение модуля сборки:
где Р н.макс1 , Р н.мин1 максимальная и минимальная мощность одного электроприёмника для узла питания.
Средние значения активной и реактивной мощностей за наиболее загруженную смену для групп приёмников:
(3)
, (4)
где - коэффициент использования электроприемника;
Сумма номинальных мощностей электроприемников, кВт.
Средняя мощность для узла питания определяется суммированием актиных, средних и реактивных мощностей групп электроприемников.
Средневзвешенные значения коэффициента использования и коэффициента реактивной мощности:
(5)
(6)
Определение эффективного числа электроприёмников n Э :
Для узла питания записывается значение n Э эффективное число электроприёмников, которое определяется по формуле:
При числе электроприёмников более пяти, эффективное число электроприёмников (n Э ) определяется по упрощенным формулам в зависимости от модуля сборки и средневзвешенного значения коэффициента использования:
а) если K u > 0.2, а m < 3, то n Э = n
б) если K u < 0.2, а m < 3, то n Э не определяется, а расчетная нагрузка будет:
, (8)
где:
К з = 0,75 - для повторного кратковременного режима;
К з = 0,9 - для продолжительного режима;
К з = 1,0 - для автоматических линий.
В) если,а, то:
(9)
г) если, а, то:
эффективное число электроприёмников () определяется следующим образом:
1) определяется число электроприёмников, мощность которых равна или больше половины мощности наибольшего приёмника;
2) определяется суммарная мощность этих электроприёмников;
3) определяются относительные значения
(10)
(11)
4) по /4,58/ определяется эффективное относительное число электроприёмников *
5) определяется эффективное число электроприёмников
(12)
, (13)
где - коэффициент расчетной нагрузки.
Значение коэффициента расчетной нагрузки определяется по /4,100/ в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников n Э .
При n э 10 (14)
При n э 10 (15)
Полная расчетная мощность, кВА:
(16)
Расчетный ток, А:
(17)
Пример расчета для РП 1
карусельный станок
продольно строгательный станок
карусельный станок
Продольно строгательный станок:
Карусельный станок:
КВт
КВт
КВар
Так как для РП1 и то
Расчет для остальных электроприемников производится аналогично.
Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.
4 Выбор марки и сечений токоведущих частей
Выбор производится на примере кабеля от ШРА1 до шкафа РП1
Сечение проводов и кабелей выбирается по условию нагрева для нормальных условий эксплуатации:
Выбирается кабель марки ВВГ 4×16, для которого:
60,9 А<70А условие выполняется.
(18)
где потери напряжения в проводнике, В;
допустимые потери напряжения, В.
(19)
удельные активное и индуктивное сопротивления проводника;
l длина кабеля (определяется по рисунку 1);
0,621< 20 В - условие выполняется.
Если выбранное сечение не проходит по потерям напряжения, то сечение нужно завышать.
Сечение проверяется на соответствие току защитного аппарата:
(20)
где коэффициент защиты, принимается в зависимости от среды и
конструктивного выполнения токоведущих частей;
ток защитного аппарата, принимается ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания теплового расцепителя автомата, А.
Проверка по данному условию возможна только после выбора защитной аппаратуры на стороне питания, пример расчета приведен далее:
Расчет остальных токоведущих частей аналогичен вышеприведенному.
Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.
5.Выбор защитной и коммутационной аппаратуры.
Для практического расчёта электрических сетей напряжением до 1000 В выбор защитной коммутационной аппаратуры может быть выполнен следующим образом:
1. Выбор предохранителей производится исходя из условий:
где номинальное напряжение предохранителя, В;
напряжение установки в которой применяется предохранитель, В.
где номинальный ток предохранителя, А;
расчетный ток, А.
где номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;
, (21)
где коэффициент, учитывающий увеличение тока при пуске двигателя.
при частых и лёгких пусках;
при тяжёлых и редких пусках;
пусковой ток двигателя, А.
(22)
где кратность пускового тока
номинальный ток двигателя, А.
(23)
где кратковременный (пиковый) ток по ;
(24)
где наибольший из пусковых токов двигателей группы приёмников;
расчётный ток группы приёмников;
номинальный ток двигателя (приведённый к ПВ=1) с наибольшим из пусковых токов;
коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток.
Выбор производится на примере вентилятора:
Выбирается предохранитель ПР2 100/100 для которого:
, ;
Принятый предохранитель соответствует вышеизложенным требованиям.
Условия выбора:
где, соответственно номинальный ток автоматического выключателя и номинальный ток расцепителя, А;
Для защиты присоединений с равномерной нагрузкой:
где номинальный ток теплового расцепителя автомата;
номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата;
Для ответвлений к двигателям:
; (25)
Для линий со смешанной нагрузкой:
(26)
Производится выбор на примере ответвления к двигателю вентилятора. Выбирается выключатель Sirius 3RV1031-4FB10, для которого (смотрим по каталогу):
Выбранный выключатель Sirius 3RV1031-4FB10 отвечает поставленным условиям.
Результаты выбора предохранителей и автоматических выключателей заносятся в таблицу 4.
6. Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции.
Компенсация реактивной мощности.
Вопрос о выборе мощности трансформаторов решается одновременно с вопросом выбора мощности компенсирующих устройств напряжением до 1000 В:
(27)
где мощность компенсирующих устройств, обеспечивающая выбор
оптимальной мощности цеховых трансформаторов;
мощность компенсирующих устройств, выбираемая с целью
минимизации потерь мощности в трансформаторах цеховой подстанции и в распределительных сетях 10 кВ.
Ориентировочную мощность трансформаторов можно определить по формуле:
, (28)
где :
количество трансформаторов;
аварийный коэффициент перегрузки трансформаторов;
Принимаются два трансформатора типа ТНД-400/10 для которых:
, (29)
где:
добавка до ближайшего целого числа в сторону большего;
β н коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;
β н =0,8 для двухтрансформаторных подстанциях при преобладании в цех потребителей II категории.
Определяется минимальное число трансформаторов цеховой подстанции:
(30)
где:
дополнительное число трансформаторов, определяемое в зависимости от и
Определяется максимальная возможная реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы из сети 10 кВ:
; (31)
Так как, то тогда принимается и компенсация реактивной мощности не нужна, т.е. ;
Определяем дополнительную мощность БСК для снижения потерь мощности в трансформаторах:
, (32)
где расчётный коэффициент, определяемый в зависимости от коэффициентов и;
Коэффициент, учитывающий расположение энергосистемы и сменность предприятия;
коэффициент, зависящий от мощности трансформаторов и длины питающей линии.
[ 1,109]
[ 1,107]
Следовательно, для цеховой подстанции:
Определяется коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах:
Определяется необходимость установки БСК:
Конденсаторные батареи в цехе не устанавливаются.
Потери мощности в цеховых трансформаторах:
(35)
где:
Потери холостого хода, кВт;
Потери короткого замыкания, кВт.
(36)
где :
Ток холостого хода, %;
Напряжение короткого замыкания, %.
Активная мощность, потребляемая трансформатором:
Реактивная мощность, потребляемая трансформатором:
Полная мощность, потребляемая трансформатором:
(37)
7. Расчёт питающей линии 10 кВ.
Для выбора питающей линии 10 кВ необходимо знать ток короткого замыкания на шинах ГПП.
Составляется схема замещения
Составляется схема замещения рисунок 1.
Расстояние от ГПП до цеха l = 0,6 км; Рис. 1 Схема замещения
Расстояние от ГПП до подстанции энергосистемы L =12 км;
Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции энергосистемы = 1500 МВА.
Трансформаторы ГПП: ТМН 10000/110;
Базисный ток:
(38)
Сопротивление системы:
О.е. (39)
где (. ) - номинальная мощность системы, МВА.
Сопротивление воздушной линии:
, (40)
где - удельное сопротивление воздушной линии, Ом/км;
- длина воздушной линии, км.
Принимается
Сопротивление трансформатора:
, (41)
Сопротивление кабельной линии:
, (42)
где - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l - длина кабельной линии, км.
принимается Ом/км
l =0,6 км
Результирующее сопротивление:
(43)
Находим установившееся значение тока короткого замыкания:
Сечение линии определяется по экономической плотности тока j э :
(45)
где:
Расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме, А;
Экономическая плотность тока, А/мм 2
Принимаем j э =1,4 А/мм 2 [ 7,305 ]
Расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме:
(46)
Выбирается кабель 2А C Б-10-3×16, для него
Выбранное сечение проверяется:
По условию нагрева в нормальном режиме:
Определяется длительно допустимый ток кабеля с учётом прокладки:
число параллельных кабелей в кабельной линии.
расчетный ток одного кабеля, А;
Определяем ток одного кабеля в послеаварийном режиме:
(47)
где поправочный коэффициент на количество кабелей, проложенных в
одной траншее;
поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
Проверяется выполнение условия нагрева в нормальном режиме:
69 А>10,2 А условие выполняется.
2. По условию нагрева в послеаварийном режиме:
Определяется ток одного кабеля в послеаварийном режиме:
(48)
Определяется коэффициент аварийной перегрузки в зависимости от вида прокладки кабеля, коэффициента предварительной нагрузки и длительности максимума:
(49)
Определяется допустимый ток кабеля в послеаварийном режиме:
(50)
Проверяется выполнение условия нагрева в послеаварийном режиме:
93,15 А>20,4 А условие выполняется.
Выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения:
Δ U доп = 0,05·10 = 0,5кВ
=, (51)
где:
Удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;
Удельное реактивное сопротивление кабеля, Ом/км;
Длина кабельной линии, км.
условие выполняется.
Производится проверка сечения на термическую стойкость:
, (52)
где:
С коэффициент изменения температуры;
приведённое время КЗ, с;
16 < 69,1505 это условие не выполняется.
Окончательно принимается стандартное сечение жил кабеля и кабель марки 2АСБ-10-3×50.
8. Конструктивное выполнение цеховой сети.
В зависимости от принятой схемы электроснабжения и условий окружающей среды цеховая электрическая сеть выполнена распределительными шинопроводами. Такие шинопроводы называют комплектными, так как они выполняются в виде отдельных секций, которые представляют собой четыре шины, заключённые в оболочку и скреплённые самой оболочкой.
Для выполнения прямых участков линий служат прямые секции, для поворотов угловые, для присоединений присоединительные. Соединение шин на месте монтажа производят болтовыми соединениями. На каждые 3 м секции шинопровода может быть установлено до 8-ми ответвительных коробок (по 4 с каждой стороны). В ответвительных коробках устанавливают автоматические выключатели или рубильники-предохранители. Крепление шинопроводов выполняют кронштейнами к колоннам на высоте 3,5 метров от уровня пола.
Спуск кабелей, проводов от шинопровода к распределительным шкафам или отдельным электроприемникам осуществляется по стенам в трубах. Участки кабелей питающих отдельные электроприемники проложены в трубах заделанных в чистовой пол на глубину 10 см.
В качестве распределительных пунктов используются шкафы с предохранителями, либо с автоматическими выключателями. Шкафы с предохранителями имеют на вводе рубильник. Шкафы с автоматическими выключателями выполнены с зажимами на вводе. Технические характеристики шкафов представлены в таблице 5.
|
РП |
Тип шкафа |
Ном. ток шкафа I нш , А |
Количество отходящих линий |
Ном. ток предохранителя, автомата I н , А |
Тип предохранителя |
Тип автоматического выключателя |
|
РП1 |
ПР8501-011 |
Sirius 3RV10-42-4JA10 |
||||
|
РП2 |
ПР8501-011 |
Sirius 3RV10-42-4JA10 |
||||
|
РП3 |
ПР8501-007 |
Sirius 3RV10-42-4JA10 |
||||
|
РП4 |
ШР11-73703 Р18-353 |
ПР-2 |
Sirius 3VL27-16-1AS33 |
|||
|
РП5 |
ШР11-73703 Р18-353 |
Sirius 3VL27-16-1AS33 |
||||
|
РП6 |
ПР8501-017 |
Sirius 3RV10-42-4JA10 |
||||
|
РП7 |
ПР8501-011 |
ПР-2 |
Sirius 3VL27 16-1AS33 |
Заключение
В курсовом проекте была разработана схема электроснабжения ремонтно - механического цеха. Для этой цели были рассчитаны электрические нагрузки и сеть 0,4кВ, выбраны токоведущие части и цеховой трансформатор, осуществленапроверка кабелей питающих цеховую подстанцию на действие токов КЗ.
Питание отдельных электроприёмников осуществляется кабелями марки АВВГ и проводами марки АПВ.
В качестве защитных аппаратов применяются автоматические выключатели марки Sirius и предохранители марки ПР-2.
Данную схему электрической сети можно считать рациональной и экономичной.
Список использованных источников
Таблица 2 Расчёт электрических нагрузок цеха
Продолжение таблицы 2
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать |
|||
| 37328. | Технологический процесс изготовления детали “Форсунка” | 133.5 KB | |
| Применяемый на ОАО «КАДВИ» технологический процесс изготовления детали «Форсунка» является вполне современным. Весь технологический процесс механической обработки разработан исходя из получения заготовки методом литья, что определяет выбор технологических баз как для первой... | |||
| 37329. | Таможенная служба Российской Федерации | 90 KB | |
| Большинство законодательных и нормативных актов регулирующих таможенное дело были унифицированы на практике применяются основы таможенных законодательств государств участников СНГ. Созданы представительства таможенной службы России при таможенных службах Белоруссии и Казахстана и Киргизской республикой. Отменены таможенные ограничения во взаимной торговле нет больше необходимости содержать таможенную инфраструктуру ненужными стали почти девять тысяч километров внутренних границ 16 таможен 50 таможенных постов 64 автомобильных и 28... | |||
| 37331. | Аналитическое и табличное представление булевой функции | 315.5 KB | |
| Аналитическое и табличное представление булевой функции. Представление функции в ДНСФ. Минимизация функции по формулам склеивания. Минимизация функции методом Карно. | |||
| 37332. | КОНЦЕПЦИЯ МУЗЫКАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ | 452 KB | |
| Как известно музыкальная культура школьника это интегративное свойство личности главнейшими показателями которого являются: музыкальная развитость любовь к музыкальному искусству эмоциональное к нему отношение потребность в различных образцах музыки музыкальная наблюдательность в значении которое придавал этому понятию Б. В процессе школьных музыкальных занятий учащиеся знакомятся с музыкальными произ ведениями анализируют общий характер настроение музыки значение различных элементов музыкальной речи в их... | |||
| 37334. | Расчёт потребного количества оборудования | 263.95 KB | |
| Степень занятости оборудования обработкой данной детали характеризуется коэффициентом занятости, на величину которого следует корректировать все расчеты для обеспечения их сопоставимости в базовом и проектируемом вариантах. | |||
| 37335. | ВВЕДЕНИЕ В ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ | 6.59 MB | |
| Эти изменения стали возможными благодаря двум основным факторам: выделению в алгоритме программы некоторой универсальной части логического вывода и отделению ее от части зависящей от предметной области базы знанийрис. При этом производится преимущественно символьная обработка содержимого базы знаний. Экспертная система это компьютерная программа которая моделирует рассуждения человекаэксперта в некоторой определенной области и использует для этого базу знаний содержащую факты и правила об этой области и некоторую процедуру... | |||
| 37336. | Проблемы экономической безопасности России в условиях перехода к рынку | 99 KB | |
| Общее понятие экономической безопасности и характеристики основных ее показателей. Экономика России с точки зрения экономической безопасности. Пути обеспечения экономической безопасности России. | |||
Существуют следующие схемы электроснабжения: радиальные, магистральные и смешанные.
Радиальная схема проста, надёжна и в большинстве случаев позволяет использовать упрощенные схемы первичных коммутаций подстанций нижнего уровня. При аварийном отключении радиальной схемы на потребителях это не отразится. Недостатками радиальной схемы является высокая стоимость по сравнению с магистральной схемой и большой расход коммутационной аппаратуры.
Преимуществами магистральной схемы (рисунок 2.1) являются лучшая загрузка магистральной линии по току, меньшее число коммутационных аппаратов, уменьшенный расход цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. Недостатком такой схемы является сложная схема первичной коммутации подстанций нижнего уровня и низкая надёжность.
Смешанная схема сочетает в себе элементы радиальной и магистральной схемы.
Наиболее приемлемой схемой электроснабжения в данном случае является смешанная схема (рисунок 2.2), так как она сочетает в себе преимущества радиальной и магистральной схемы и соответствует требованиям, предъявляемым к надёжности электроснабжения и условиям окружающей среды.
Рисунок 2.1 Магистральная схема питания электроприёмников
Рисунок 2.2 Схема смешанного питания потребителей в системе внутреннего электроснабжения цеха
Электроснабжение цеха осуществляется от цеховой трансформаторной подстанции, расположенной на территории цеха, которая получает питание от главной понизительной подстанции. От цеховой трансформаторной подстанции электроэнергия поступает на распределительные шкафы. Распределительные шкафы, в свою очередь, питают силовое оборудование цеха: от ШР1 получает питание закалочная установка 1-100/3 общей мощностью 86 кВт; от ШР2- трубоотрезной станок и станок точильный двухсторонний общей мощностью 26,3 кВт; от ШР3 - токарно-винторезный станок 1М63М и балансировочный станок общей мощностью 59,96 кВт; от ШР4 - шлифмашинка пневматическая, пресс гидравлический, поперечно- строгальный станок общей мощностью 57,76кВт.
Данная схема содержит: масляные выключатели, шинопроводы, разъединители, разрядники, силовые трансформаторы, предохранители.
Масляные выключатели предназначены, для замыкания и размыкания цепи под нагрузкой и для гашения электрической дуги.
Выключатели предназначены для замыкания и размыкания цепи.
Разъединителями называют электрические аппараты, предназначенные для создания видимых разрывов электрических цепей с целью обеспечения безопасности людей, осматривающих и ремонтирующих оборудование электрических установок высокого напряжения или линии электропередачи.
Расчёт электрической нагрузки производится совместно для рабочего и аварийного освещения. Исходные данные для расчёта приводятся в таблице 8. Таблица 8 - Параметры нагрузки освещения цеха. Активные сменные мощности рабочего, кВт, и аварийного, кВт, освещения определяются по формуле. Для = 0,83. Реактивные сменные мощности рабочего, кВАр, и аварийного, кВАр, освещения определяются по формуле (2)...
Введение
Одной из наиболее актуальных задач в нашей стране является планомерное развитие ее хозяйственно-экономического комплекса. В условиях рыночной экономики главным фактором повышения эффективности национальной экономики становятся не отдельные достижения науки и техники, а высокий научный и технологический уровень всего производственного комплекса. Этот уровень определяется в первую очередь состоянием машиностроения как отрасли. В этом плане встают наиболее остро вопросы, связанные с улучшением, реорганизацией, развитием и модернизацией отрасли в целом и каждого предприятия в отдельности. В свою очередь любая модернизация промышленных машиностроительных предприятий, либо создание новых, ставит первоочередную задачу организации полноценного, экономичного и эффективного электроснабжения производственных мощностей, в том числе станкового парка.
В настоящем курсовом проекте рассматривается некоторый опыт проектирования электроснабжения отдельного участка механического цеха серийного производства, предназначенного для серийного выпуска продукции для завода тяжелого машиностроения.
Курсовой проект состоит из общей и специальной частей. В общей части рассматриваются основные данные помещения, оборудования и т. д. , необходимые для проведения расчетов. В специальной части приведены методы и непосредственно сами расчеты по организации электроснабжения участка цеха машиностроительного производства.
электроснабжение механический цех сеть
1. Общая часть
1.1 Характеристика помещений цеха
Механический цех серийного производства (МЦСП) разделен на следующие участки:
станочное отделение;
трансформаторная подстанция (ТП);
ремонтный участок;
бытовые помещения;
фрезерный участок;
заточной участок;
вентиляционная.
В помещении станочного отделения осуществляется основная производственная деятельность МЦСП, обработка заготовок и деталей. Станочное отделение является сухим помещением с нормальной средой, температура окружающей среды не превышает 30 °C, отсутствует химически активная среда, пожаро- и взрывоопасные вещества. Степень защиты оболочки электрооборудования IP 44.
Характеристики участков по условиям окружающей среды, технологическому назначению, наличию зон пожаро- и взрывоопасности приведены ниже в таблице 1.
Таблица 1 — Характеристики помещений цеха
Наименование участка | Технологическое назначение | Условия окружающей среды | Степень защиты оболочки |
|
трансформация электроэнергии и передача её потребителям | нормальное | пожароопасное, класса П1 | ||
станочное отделение | сухое с нормальной средой | пожароопасное класса П-2а | ||
фрезерный участок | обработка деталей из металла на станках | сухое с нормальной средой | пожароопасное класса П-2а | |
заточной участок | обработка деталей из металла на станках | сухое с нормальной средой | пожароопасное класса П-2а | |
ремонтный участок | обработка деталей из металла | сухое с нормальной средой | пожароопасное класса П-2а | |
хранение инструмента, приспособлений, материалов, готовой продукции | сухое с нормальной средой, | пожароопасное класса П-2а | ||
вентиляционная | приток чистого и вытяжка загрязненного воздуха | нормальное | отсутствует | |
бытовые помещения | Решение орг. вопросов, отдых рабочих | сухое с нормальной средой, | пожароопасное, класса П-2а |
1.2 Анализ электропотребителей цеха
В данном цехе используется электрооборудование, которое имеет следующие технологические назначения:
металлообрабатывающее оборудование (токарные, фрезерные станки и т. д.);
подъемно-транспортное оборудование (кран мостовой);
металлообрабатывающие станки (заточный, сверлильный, токарный, шлифовальный, фрезерный, болтонарезной, резьбонарезной станки);
деревообрабатывающие станки;
бытовые приборы (холодильник, электроплита);
сварочное оборудование (сварочный трансформатор, стол сварщика);
санитарно-техническое оборудование (вентиляторы);
Электропотребители подключены на трёхфазное напряжение 380 В (вентиляторы, станки), на однофазное напряжение 220 В (холодильник) и однофазное 380 В (сварочный трансформатор, электроплита). Остальное электрооборудование работает в длительном режиме.
Большинство электроприемников подключено на трехфазное напряжение 380 В (металлообрабатывающее, подъемно-транспортное оборудование), кроме однофазных электроприемников 220 В (наждачные, заточные станки, магнитный дефектоскоп) частотой 50Гц. Электропотребители цеха работают как в длительном режиме (металлообрабатывающее оборудование), так и в повторно-кратковременном (подъемно-транспортное оборудование).
Категорией надёжности электроснабжения называют способность электрической системы обеспечивать предприятие и отдельные объекты электроэнергией надлежащего качества без аварийных перерывов. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники (ЭП) разделяются по правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на три категории.
1 категория — к ней относятся электропотребители, перерыв в электроснабжении которых может вызвать угрозу жизни человека, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции и т. д. Потребители этой категории питаются от двух независимых источников электроэнергии. Перерыв электроснабжения допускается на время автоматического переключения с одного источника на другой.
2 категория — к этой категории относятся электропотребители, перерыв в электроснабжения которых может вызвать массовый недовыпуск продукции и простой рабочих, нарушение жизнедеятельности городских и сельских жителей. Питание потребителей осуществляется от двух независимых источников. При выходе из строя одного источника энергии переключение на другой источник энергии производит выездная оперативная бригада или оперативный персонал.
3 категория — к этой категории относятся электропотребители, которые не относятся к 1-й и 2-й категориям. Потребители этой категории питаются от одного источника электроэнергии, а перерыв их электроснабжения допускается на время не более суток.
Для электроприемников данной категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. При наличии централизованного резерва допускается питание электроприемников II категории одним трансформатором, т. к перерыв в электроснабжения может вызвать массовый недовыпуск продукции и простой рабочих.
1.4 Исходные данные проектирования
Для выполнения электроснабжения цеха необходимо указать основные показателями цеха, параметры нагрузки цеха и технические параметры электропотребителей, которые заносятся в таблицы 2, 3 и 4 соответственно.
Таблица 2 — Основные показатели цеха
Наименование | Единицы измерения | Величина |
Продолжение таблицы 2 | ||
2. Высота цеха, Н | ||
3. Число использования максимума нагрузки, Т м | ||
4. Мощность генератора, S Г | ||
5. Индуктивное сопротивление генератора, х Г | о . е . | |
6. Длинна высоковольтной линии, l | ||
7. Коэффициент мощности энергосистемы, | ||
8. Сопротивление грунта, | ||
9. Агрессивность грунта по отношению к стали | ||
10. Время срабатывания защиты, t з |
Таблица 3 — Параметры нагрузки цеха
Наименование | Единицы измерения | Величина |
1. Установленная мощность силового оборудования; | ||
2. Коэффициент использования | ||
3. Коэффициент мощности | ||
4. Эффективное число электроприёмников | ||
5. Коэффициент максимума | ||
7. Установленная мощность рабочего освещения | ||
8. Коэффициент спроса | ||
9. Коэффициент мощности | ||
11. Установленная мощность аварийного освещения | ||
12. Коэффициент спроса | ||
Продолжение таблицы 2 | ||
13. Коэффициент мощности | ||
Таблица 4 — Техническими параметрами электропотребителей
Наименование ЭП | № по плану | Количество, шт | Мощность, |
|
1. Карусельно-фрезерный станок | ||||
2. Станок заточный 1фазн. | ||||
3. Станок наждачный 1фазн. | ||||
4. Вентилятор приточный | ||||
5. Вентилятор вытяжной | ||||
6. Продольно-строгальный станок | ||||
7. Плоскошлифовальный станок | ||||
8. Продольно-фрезерный станок | ||||
9. Резьбонарезной станок | ||||
10. Токарно-револьверный станок | ||||
11. Полуавтомат фрезерный | 21, 22, 23, 24, 25, 26,27, 28 | |||
12. Зубофрезерный станок | ||||
13. Полуавтомат зубофрезерный | ||||
14. Кран мостовой ПВ = 60 % с osц =0,92 |
2. Специальная часть
2.1 Выбор способа и схемы электроснабжения распределительных сетей
Распределительной сетью называется сеть от распределительных шкафов до электропотребителей.
Распределительный шкаф (ШР) — это электротехническое устройство, служащие для приёма и распределения электроэнергии между электропотребителями, а также для их защиты от аварийных режимов. Распределительные шкафы устанавливаются, как правило, в центре нагрузок, а также в местах, не мешающих технологическому процессу и удобных для эксплуатации и ремонта. В данном цехе распределительные шкафы располагаются у стен.
Существует 3 схемы выполнения распределительных сетей.
Радиальная схема (рисунок 1) — это схема электроснабжения распределительных сетей, при которой электропотребитель получает питание по своей отдельной линии. Таким образом, при выходе из строя одной питающей линии остальные электропотребители продолжают получать питание. Однако при такой схеме используется большое количество пуско-защитной аппаратуры и кабельной продукции.
Рисунок 1 — Радиальная схема распределительной сети
Магистральная схема (рисунок 2) — это схема электроснабжения распределительных сетей, при которой несколько электропотребителей получают питание от одной линии.
Рисунок 2 — Магистральная схема распределительной сети
Смешанная схема (рисунок 3) — это схема электроснабжения распределительных сетей, при которой электропотребители получают электроэнергию как по радиальной, так и по магистральной схемам.
Рисунок 3 — Смешанная схема распределительной сети
Подключение электропотребителей к распределительным шкафам в механическом цехе производится как по радиальным, так и по смешанным схемам распределительных сетей.
В данном курсовом проекте используется радиальная схема распределительной сети.
Для подключения электропотребителей применяется как открытая (по конструкциям, в коробах), так и скрытая (в трубах подготовки пола) электропроводка. Способ прокладки электропроводки зависит от технологического процесса, условий окружающей среды, наличия пыли, химически активной среды, зон взраво- и пожароопасности. Например, электропроводка в венткамере выполняется открыто в коробе, чтобы защитить проводку от технологической пыли.
2.2 Расчёт электрической нагрузки распределительного шкафа методом упорядоченных диаграмм
Электрической нагрузкой для цеха является силовое оборудование и электроосвещение. Расчёт электрической нагрузки является важным элементом проектирования цехов, предприятий, участков. В зависимости от рассчитанной мощности выбирают число и мощность силовых трансформаторов, марку и сечение питающих линий высокого и низкого напряжения, а также тип пускозащитных аппаратов распределительных шкафов.
Приведён пример расчёта силового оборудования для распределительного шкафа (ШР) № 1 (по плану).
Исходные данные выбираются из таблицы 4 и заносятся в таблицу 5
По справочным данным находятся значения ки, cosц, tgц и заносятся в таблицу 5
Таблица 5 — Данные электропотребителей, подключённых к ШР1
№ по плану | Технологическое название | |||||||
Полуавтомат фрезерный | ||||||||
Полуавтомат фрезерный | ||||||||
Полуавтомат фрезерный | ||||||||
Полуавтомат фрезерный | ||||||||
Полуавтомат фрезерный | ||||||||
Зубофрезерный станок | ||||||||
Полуавтомат зубофрезерный | ||||||||
Полуавтомат зубофрезерный |
Схема распределительного шкафа представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 — Принципиальная электрическая схема ШР1
Все ЭП относятся к одной технологической группе.
Определяется активная сменная мощность Рсм, кВт, по формуле Рсм=ku х? Рн1…8 (1)
Рсм=0,12×81,5 = 9,78 кВт Реактивная сменная мощность Qcм, кВАр, определяется по формуле
Qcм= Рсм х tgц (2)
Qcм= 9,78×2,30 =22,494 кВАр Суммарная сменная активная мощность Ш Р Рсм?, кВт определяется по формуле Рсм? = Рсм (3)
Рсм? = 9,78 кВт Суммарная сменная реактивная мощность ШР Qcм?, кВАр определяется по формуле
Qcм? = Qcм (4)
Qcм? = 22,494 кВАр Средневзвешенное значение функции tgц определяется по формуле
tgцсрв = Qcм? / Рсм? (5)
tgцсрв = 22,494/ 9,78 = 2,3
Полная среднесменная мощность ШР1 Scм?, кВА, определяется по формуле
Scм? =v 9,78 І + 22,494І = 24,53 кВА Средневзвешенное значение коэффициента мощности cosцсрв определяется по формуле
cosцсрв = Рсм? / Scм? (7)
cosцсрв = 9,78/24,53 = 0,399
Суммарная установленная мощность Э П Ру?, кВт, подключенных к ШР1, определяется по формуле Ру? =? Рн1+ Рн2+ Рн3+ Рн4+ Рн5+ Рн6+ Рн7+ Рн8 (8)
Ру? = 9,5+9,5+9,5+9,5+9,5+10+12+12 = 81,5 кВт Действительное число ЭП n 8 шт.
Средневзвешенное значение коэффициента использования определяется по формуле
kUсрв = Рсм? / Ру? (9)
kUсрв = 9,78/81,5 = 0,12
Эффективное число ЭП nэф, шт, определяется по формуле
6642, 25
nэф = 839,25 = 7,91
По данным значений nэф и kи срв находится значение коэффициента максимума kм
kм = f (nэф; kUсрв) (11)
kм = f (7,91; 0,12) = 2,59
Активная расчётная мощность ШР1 Рр кВт, определяется по формуле Рр = kм х Рсм? (12)
Рр =2,59×9,78 = 25,33 кВт Реактивная расчётная мощность ШР1 Qр, кВАр, определяется по формуле
Qр = 1,1 х Qcм?, т.к. nэф <10, nэф = 7,91 (13)
Qр = 1,1×22,494 = 24,7434 кВАр Полная реактивная мощность ШР1 Sр, кВа, определяется по формуле
Sр =v 25,33 І + 24,7434 І = 35,41 кВа Расчётный ток ШР1, А, определяется по формуле
Iр = 35,41/1,73×380 = 53,86 А Выбирается Э П с наибольшим пусковым током. Для ШР1 это — ЭП13 (Полуавтомат зубофрезерный). Находится его номинальный ток, А, по формуле
Iн1= 1,73×380×0,4×0,83 = 54,98 А Пусковой ток данного ЭП, А, определяется по формуле
где — коэффициент пуска (для).
In1 = 6×54,98 = 329,88 А Пиковый ток ШР1, А, рассчитывается по формуле
Iпик = 53,86 + 329,88 — 0,12×54,98 = 377,1424 А Данные расчётов заносятся в таблицу 6.
Таблица 6.
Активная сменная суммарная мощность силового оборудования, кВт, определяется по формуле
P см У сил = 710×0,3 = 213 кВт Определяется средневзвешенное значение математической функции силового оборудования соответствующее
при = 0.7 = 0,9 (20)
Реактивная сменная суммарная мощность силового оборудования, кВАр, определяется по формуле
Qcм? сил = 213×1,02 = 217,26 кВАр Активная расчётная мощность силового оборудования, кВт, определяется по формуле Рр сил = P см У сил х kм сил (12)
Рр сил = 213×1,3 = 276,9 кВт Реактивная расчётная мощность силового оборудования, кВАр, определяется по формуле
QР сил = 217,26 кВАр Полная расчётная мощность силового оборудования, кВА, определяется по формуле
Sp сил = v 276,9 І + 217,26 І = 351,96 кВА Расчётный ток силового оборудования, А, определяется по формуле
Iр = 351,96/1,73×380 = 535,38 А Для определения пикового тока силового оборудования находятся номинальный, А, и пусковой, А, токи электропотребителя с максимальным пусковым током по формулам (25), (26), (27) соответственно
Iн сил= 1,73×380×0,8×0,83 = 27,49 А
In1 = 6×27,49 = 164,94 А Пиковый ток силового оборудования, А, определяется по формуле (27)
Iпик сил = 535,38 + 164,94 — 0,12×27,49 = 697, 0212 А
2.4 Расчёт рабочего и аварийного освещения цеха
Расчёт электрической нагрузки производится совместно для рабочего и аварийного освещения. Исходные данные для расчёта приводятся в таблице 8
Таблица 8 — Параметры нагрузки освещения цеха
Активные сменные мощности рабочего, кВт, и аварийного, кВт, освещения определяются по формуле
Pсм РО = 0,9×54 = 48,6 кВт
Pсм АО = 1×11 = 11 кВт Средневзвешенные значения математической функции рабочего и аварийного освещения определяются по соответствующим значениям
Реактивные сменные мощности рабочего, кВАр, и аварийного, кВАр, освещения определяются по формуле (2)
Qcм РО = 48,6×0,48 = 23,33 кВАр
Qcм АО = 11×0 = 0 кВАр Активные расчётные мощности рабочего, кВт, и аварийного, кВт, освещения определяются по формуле
Pр РО = Pсм РО = 48,6 кВт
Pр АО = Pсм АО = 11 кВт Реактивные расчётные мощности рабочего, кВАр, и аварийного, кВАр, освещения определяются по формуле
Qр РО = Qcм РО (31)
Qр РО = Qcм РО = 23,33 кВАр
Qр АО = Qcм АО = 0 кВАр Полные расчётные мощности рабочего, кВА, и аварийного, кВА, освещения определяется по формуле (14)
Sp РО = v 48,6 І + 23,33 І = 53,9 кВА
Sp РО = v 11 І + 0 І = 11 кВА Расчётные токи рабочего, А, и аварийного, А, освещения определяются по формуле (15)
Iр РО = 1,73×0,38 = 81,67 А
Iр РО = 1,73×0,38 = 16,67 А Суммарная активная сменная мощность рабочего и аварийного освещения, кВт, определяются по формуле
Pсм? осв = 48,6 + 11 = 59,6 кВт Суммарная установленная мощность рабочего и аварийного освещения, кВт, определяются по формуле
Pу осв = 54 + 11 = 65 кВт Суммарная реактивная сменная мощность рабочего и аварийного освещения, кВАр, определяются по формуле
(34) Qсм? осв = 23,33 + 0 = 23,33 кВАр Активная расчётная мощность рабочего и аварийного освещения, кВт, определяются по формуле
Pр осв = 59,6 кВт Реактивная расчётная мощность рабочего и аварийного освещения, кВАр, определяются по формуле
Qр осв = 23,33 кВАр
2.5 Компенсация реактивной мощности
Работа машин и аппаратов переменного тока, основанная на принципе электромагнитной индукции, сопровождается процессом непрерывного изменения изменением магнитного потока в их магнитопроводах и полях рассеивания. Поэтому подводимый к ним поток мощности должен содержать не только активную составляющую Р, но и реактивную составляющую индуктивного характера Q, необходимую для создания магнитных полей, без которых процессы преобразования энергии, рода тока и напряжения невозможны.
Компенсация реактивной мощности может выполняться как естественным (уменьшение потребления реактивной мощности), так и искусственным (установка источников реактивной мощности) способами.
2.5.1 Расчёт электрической нагрузки цеха до компенсации
Расчёт полной электрической нагрузки цеха выполняется на основе данных расчёта электрической нагрузки на стороне низкого напряжения КТП и расчёта электрической нагрузки электроосвещения цеха, которые приведены в таблице 9
Таблица 9 — Параметры электрических нагрузок силового оборудования и электроосвещения цеха
Активная установленная мощность цеха, кВт, определяются по формуле
Pу цех = 710 + 54 = 764 кВт Активная сменная суммарная мощность цеха, кВт, определяются по формуле
(38) P см? цех = 196 +59,6 = 255,6 кВт Реактивная сменная суммарная мощность цеха, кВАр, определяются по формуле
Qсм? цех = 217,26 + 23,33 = 240,59 кВАр Полная сменная мощность цеха, кВА, определяются по формуле (6)
Scм цех =v 255,6 І + 240,6І = 351,03 кВА Средневзвешенное значение коэффициента мощности цеха определяются по формуле (7)
сosцсрв цех = 255,6/351,03 = 0,73
Средневзвешенное значение математической функции цеха определяются по формуле (5)
tgцсрв цех = 240,6/ 255,6 = 0,941
Активная расчётная мощность цеха, кВт, определяются по формуле
— коэффициент несовпадения максимума нагрузки для активной мощности.
P р цех = 0,95 х (276,9 + 59,6) = 319,7 кВт Реактивная расчётная мощность цеха, кВАр, определяется по формуле
Qр цех = 0,98 х (217,26 + 23,33) = 235,78 кВАр Полная расчётная мощность цеха, кВА, определяются по формуле (14)
Scм цех =v 319,7 І + 235,78І = 397,24 кВА Расчётный ток цеха, А, определяются по формуле (15)
Iр цех = 397,24/1,73×380 = 604,26 А Пиковый ток цеха, А, определяются по формуле (18)
Iпик цех = 604,26 + 329,88 — 0,12×54,98 = 930,54А
2.5.2 Расчёт и выбор комплектно-конденсаторной установки
Для выбора мощности и типа комплектно-конденсаторных установок используются данные расчёта электрической нагрузки силового оборудования и электроосвещения цеха, которые приведены в таблице 10
Таблица 10 — Параметры электрической нагрузки цеха
Средневзвешенное значение математической функции определяются по определяются по значению функции
Желаемое значение мощности ККУ, кВАр, определяются по формуле
QККУ жел = 255,6 х (0,941 — 0,36) = 148,5 кВАр Из справочных данных выбирается стандартное значение мощности ККУ, кВАр, при условии (43)
Выбирается значение мощности ККУ — 150 кВАр, т.к.150 кВАр‹ 240,59 кВАр.
Реактивная сменная суммарная мощность цеха после компенсации, кВАр, определяются по формуле
Qсм? цех ПК = 240,59 — 150 = 90,59 кВАр Полная сменная суммарная мощность цеха после компенсации, кВА, определяются по формуле (6)
Scм? цех ПК = v 255,6І + 90,59І = 271,18 кВА Определяется средневзвешенное значение коэффициента мощности цеха после компенсации по формуле
(45) сosцсрв ПК = 255,6/ 271,18 = 0,942
Сравниваются полученные значения со значением
0,942? 0,94 — верно Значит, выбирается ККУ с номинальной мощностью 150 кВАр, а её технические данные заносятся в таблицу 11
Таблица 11 — Технические параметры ККУ
Номинальный ток ККУ, А, определяется по формуле
Iн ККУ = 150/ (1,73×0,38) = 288,17 А Реактивная расчётная мощность цеха после компенсации, кВАр, определяется по формуле
Qсм? цех ПК = 235,78 — 150 = 85,78 кВАр Полная расчётная мощность цеха после компенсации, кВА, определяется по формуле (14)
Sр цех ПК = v 319,7І + 85,78І = 331,01 кВА Расчётный ток цеха после компенсации, А, определяются по формуле (15) А, по формуле (25)
Iр цех ПК = 331,01/ (1,73×0,38) = 503,51А Пиковый ток цеха после компенсации, А, определяются по формуле (18)
Iпик цех ПК = 503,51+329,88 — 0,12×54,98 =826,79 А
2.6 Расчёт и выбор числа и мощности силовых трансформаторов
В механическом цеху серийного производства присутствуют электропотребители первой и второй категорий надёжности электроснабжения.
К потребителю первой категории относится аварийное освещение цеха, а к потребителю второй категории — рабочее освещение цеха.
Исходные данные для выполнения расчёта и выбора числа и мощности силовых трансформаторов приводятся в таблице 12
Таблица 12 — Исходные данные для выполнения расчёта и выбора числа и мощности силовых трансформаторов
Средневзвешенное значение математической функции определяются по соответствующему значению
Реактивная сменная суммарная мощность цеха после компенсации, кВАр, определяются по формуле (21)
Qсм? цех ПК = 255,6×0,035 = 8,95 кВАр Полная сменная суммарная мощность цеха после компенсации, кВА, определяются по формуле (6)
S см? цех ПК = v 255,6І + 8,95І = 255,77 кВА Реактивная расчётная мощность цеха после компенсации, кВАр, определяются по формуле (22)
Qр цех ПК = 8,95 кВАр Полная расчётная мощность на стороне низкого напряжения, кВА, определяются по формуле (14)
S р цех ПК = v319,7І + 8,95І = 319,83 кВА Активные, кВт, и реактивные, кВАр, потери мощности в силовом трансформаторе и в высоковольтных линиях, кВт, определяются по формулам
Р Т = 0,02×319,83 = 6,4 кВт
Q Т = 0,1×319,83 = 31,98 кВАр
Р П = 0,03×319,83 = 9,6 кВт Полная расчётная мощность на стороне высокого напряжения, кВА, определяются по формуле
S р ВН = v (319,7 + 6,4 + 9,6) І + (8,95 + 31,98) І = 338,19 кВА Расчётная мощность силового трансформатора, кВА, с учётом коэффициента загрузки определяются по формуле
— допустимый коэффициент нагрузки, который, при преобладании потребителей III категории надёжности электроснабжения, равен 0,92
S Т1 = 338, 19/ 0,92 = 367,59 кВА Выбирается ближайшее большее стандартное значение мощности силового трансформатора, кВА
Определяется фактическое значение коэффициент нагрузки, и сравнивается со значением допустимого коэффициента нагрузки
в Тф = 338, 19/ 400 = 0,85
Сравнивается, при условии
0,92 > 0,85 — верно Значение коэффициента заполнения графика нагрузки, определяется по формуле
Число использования максимума нагрузки, ч, определяется по формуле
По данным значений и, а также по кривым кратностей допустимых нагрузок трансформаторов определяется коэффициент допустимой перегрузки
Расчётная мощность силового трансформатора, кВА, с учётом, определяется по формуле
SТ2 = 297,73 /1,02 = 297,73 кВА С учётом значений SТ1 и SТ2Выбирается стандартное значение мощности силового трансформатора и его технические данные заносятся в таблицу 13
Таблица 13 — Технические данные силового трансформатора
Потери, кВт | Габариты |
|||||||
140 010 801 900 |
Активная расчётная суммарная мощность потребителей I-й и II-й категорий надёжности электроснабжения, кВт, определяется по формуле
Реактивная расчётная суммарная мощность потребителей I-й и II-й категорий надёжности электроснабжения, кВАр, определяется по формуле
Полная расчётная мощность потребителей I-й и II-й категорий надёжности электроснабжения, кВА, определяется по формуле (14)
Процентное соотношение потребителей I-й и II-й категорий надёжности электроснабжения, %, определяется по формуле
Так как процентное соотношение потребителей I-й и II-й категорий надёжности электроснабжения не превышает 30%, то выбирается 1 силовой трансформатор с резервированием на низкой стороне от ближайшей цеховой трансформаторной подстанции.
2.7 Расчёт и выбор пускозащитной аппаратуры
Пускозащитной аппаратурой называются аппараты, предназначенные для коммутации и защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. К таким аппаратам относятся автоматические выключатели, магнитные пускатели и предохранители.
Автоматические выключатели служат для автоматического размыкания электрических цепей при перегрузках и КЗ, при недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастого включения цепей вручную.
Магнитные пускатели предназначены для пуска двигателей и защиты от перегрузок.
Предохранители предназначены для защиты цепей от режимов короткого замыкания и, изредка, от перегрузок.
Ниже приводится схема распределительного шкафа, с установленными в нём защитными аппаратами, питающих и распределительных сетей (Рисунок 5).
Рисунок 5 — Принципиальная электрическая схема ШР1
2.7.1 Выбор предохранителя FU1
Номинальный ток электропотребителя, А, определяется по формуле (16)
Пусковой ток электропотребителя, А, определяется по формуле (17)
Желаемое значение тока плавкой вставки предохранителя, установленного в ящике, А, определяется по формуле
где — коэффициент условий пуска: при тяжёлом пуске = 1,6; при лёгком = 2,5.
По значению выбирается большее стандартное значение тока плавкой вставки предохранителя, А, при условии
Выбирается предохранитель типа ПН — 2 — 150; .
По справочным данным определяется тип предохранителя, которые заносятся в таблицу 14
Таблица 14 — Технические данные ящика 1Я
2.7.2 Выбор типа предохранителей, установленных в распределительных шкафах
Выбора типов предохранителей, установленных в распределительном шкафу, рассматривается на примере предохранителя FU1.
Номинальный ток потребителя, А, который защищается предохранителем, определяется по формуле (25)
Пусковой ток потребителя, А, который защищается предохранителем, определяется по формуле (17)
Желаемое значение тока плавкой вставки предохранителя, А, определяется по формуле (63)
По значению выбирается большее стандартное значение тока плавкой вставки предохранителя, А, при условии (64)
Типы остальных предохранителей определяются аналогично.
Данные расчётов заносятся в таблицу 15
Таблица 15 — Технические данные предохранителей, установленных в ШР1
Продолжение таблицы 15 |
||||||||
2.7.3 Выбор типов распределительных шкафов
Выбор распределительных шкафов производится по числу предохранителей, их номинальным токам, степени защиты. Технические данные шкафа ШР1 заносятся в таблицу 16
Таблица 16 — Технические данные распределительного шкафа ШР1
2.8 Расчет и выбор распределительных сетей
Распределительной сетью называется сеть от распределительных шкафов до электропотребителей. Электропотребители подключаются к ШР посредством проводов или кабелей, совокупность которых представляет собой электропроводку. Электропроводка может быть открытой (подвески, лотки, короба и т. д.), так и скрытой, при которой кабеля или провода прокладываются скрыто в кабельных каналах стен и потолков или в трубах подготовки пола.
2.8.1 Выбор сечений проводников по длительно-допустимому току
Для подключения электропотребителей к ШР1 используется скрытая прокладка кабелей в трубах подготовки пола при температуре 25єС. Проводка выполнена кабелем марки ВВГ с тремя фазными и одной нулевой жилами. Жилы кабеля выполнены из меди, изоляция и оболочка — из поливинилхлорида, защитный покров отсутствует. Выбор сечений кабелей рассматривается на примере одного из участков распределительной сети от ШР1 — участка 18Н-1.
Номинальный ток, подключаемого этим кабелем, потребителя, А, определяется по формуле (25)
По справочным данным определяется ближайшее большее значение длительно-допустимого тока, А, к номинальному току ЭП
— условие выполняется
В соответствии со значением, выбирается кабель ВВГ 31,5+11,5 мм².
Выбор сечений проводников остальных участков распределительной сети от ШР2 производится аналогичным способом.
Таблица 17 — Данные выбора сечений проводников распределительной сети
наименование участка | Марка, сечение, мм2 | ||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 | |||||||||
ВВГ 31,5+11,5 |
2.8.2 Проверка выбранных сечений проводников на соответствие защитным аппаратам
Распределительная сеть от ШР1 защищаются предохранителями, установленными в распределительном шкафу.
Для выполнения проверки необходимо знать следующие параметры:
коэффициент защиты, значение которого определяется по справочным данным для определённого защитного аппарата (для предохранителей, т.к. сеть не требует защиты от перегрузок);
ток срабатывания защитного аппарата, А — для предохранителей значение равно значению тока плавкой вставки, А;
значение длительно-допустимого тока, А.
Алгоритм проверки выбранных сечений проводников на соответствие защитным аппаратам приводится на примере одного из участков распределительной сети — участка 21-Н1.
Должно выполняться условие
— условие выполняется
Следовательно, выбранное сечение кабеля соответствует защитному аппарату. Проверка на соответствие других выбранных сечений проводников производится аналогично. Данные проверки заносятся в таблицу 17.
2.8.3 Проверка выбранных сечений проводников на допустимую потерю напряжения
Потерей напряжения называется алгебраическая разность между напряжением источника питания и напряжения в точке подключения электропотребителя. Сумма допустимых потерь напряжения питающей и распределительной сетей не должна превышать 3%.
Для определения потери напряжения данной распределительной сети определяется потеря напряжения на участке от распределительного шкафа № 1 до наиболее удалённого потребителя, то есть на участке 34-Н1.
Удельное сопротивление, определяется по формуле
— удельная проводимость, (для меди).
Удельное реактивное сопротивление, определяется по справочным данным ().
Расчётное значение потери напряжения, %, определяется по формуле
Полученное расчётное значение, %, сравнивается с допустимым значением для распределительных сетей, %, при условии
— условие выполняется
2.8.4 Расчёт и выбор труб
Для скрытой прокладки проводников в трубах подготовки пола применяются стальные (электросварные или водогазопроводные), поливинилхлоридные, полиэтиленовые и полипропиленовые трубы. Выбор материала труб зависит от условий окружающей среды и технологического процесса. Так, например, при прокладке проводки рекомендуется применять стальные трубы- во взрыво- и пожароопасных зонах помещений, ПВХ трубы — при прокладке по трудносгораемым основаниям, а полиэтиленовые и полипропиленовые трубы — только по несгораемым основаниям.
Для подключения электропотребителей к распределительному шкафу № 2 используется трубная прокладка кабелей марки ВВГ с применением поливинилхлоридных и стальных труб. Трубы прокладываются на глубине 0,3 м от уровня чистого пол. Стальные трубы применяются для выполнения выхода кабеля из пола, так как он нуждается в защите от механических повреждений. Подвод кабеля от стальной трубы к электропотребителю выполняется с помощью гибкого ввода.
Для выполнения трубной прокладки электропроводки необходимо составить специальный проектный документ «Трубозаготовительную ведомость», в котором указывается маркировка трассы, материал и диаметр труб, начало и конец трассы, участки трубных заготовок.
Таблица 18 — Трубозаготовительная ведомость
Участки трубной трассы |
|||||
0,5−90?-6,1−120?-0,5 |
|||||
0,5−90?-1,6−90?-2,7−135?-7,5−135?2−120?-0,3 |
|||||
0,5−90?-3−135?-4,7 |
|||||
0,5−90?-2,6−120?-7,4 |
|||||
0,5−90?-1,6−90?-3,3−135?-5,1−135?-2,8−90?-0,4 |
|||||
0,5−90?-1,6−90?-3,4−135?-1,5 |
|||||
0,5−90?-9,4−120?-0,6 |
|||||
0,5−90?-9,4−120?-0,6 |
Затем выполняется сводка труб, с указанием материала трубы и диаметра по возрастающей: Труба поливинилхлоридная ТУ6 — 0,5.1646 — 83 Ш 20 мм = 71,6 м Труба стальная газосварная ГОСТ 10 704- — 76 Ш 20 мм = 7,7 м
2.9 Выбор месторасположения и типа комплектной трансформаторной подстанции
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП — для внутренней и КТПН — для наружной установки) — подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков комплектно распределительных устройств (КРУ или КРУН), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Силовые трансформаторы подразделяются на сухие, масляные и с заполнением негорючим жидким диэлектриком.
По местонахождению на территории объекта различают следующие трансформаторные подстанции (ТП):
отдельно стоящие на расстоянии от зданий;
пристроенные, непосредственно примыкающие к основному зданию снаружи;
встроенные, находящиеся в отдельных помещениях внутри здания, но с выкаткой трансформаторов наружу;
внутрицеховые, расположенные внутри производственных зданий с
размещением электрооборудования непосредственно в производственном или
отдельном закрытом помещении с выкаткой электрооборудования в цех.
2.10. Выбор схемы электроснабжения и расчёт питающих сетей напряжением до 1 кВ
Питающей сетью называется сеть от распределительного устройства трансформаторной подстанции до распределительных шкафов, щитков освещения, мощных электропотребителей.
Питающая сеть цеха изображена на рисунке 9.
Рисунок 9 — Схема электроснабжения питающей сети
Данные для расчёта приводятся в таблице 19
Таблица 19 — Данные расчётных и пиковых токов питающей сети
2.10.1 Расчёт и выбор типов номинальных параметров автоматических выключателей
Автоматические выключатели применяются в сети электроснабжения для защиты их от аварийных режимов работы (перегрузок, КЗ и т. д.). Алгоритм выбора типа и номинальных параметров автоматических выключателей рассматривается на примере автомата.
Должно выполняться условие
Определяется желаемое значение тока срабатывания теплового элемента, А, по формуле
Определяется желаемое значение тока магнитного расцепителя, А, по формуле
Должно выполняться условие
где — стандартное значение тока срабатывания теплового элемента, значение которого определяется по справочным данным.
Стандартное значение тока магнитного расцепителя, А, определяется по формуле
где k — коэффициент отсечки, значение которого определяется по справочным данным.
Должно выполняться условие
По справочным данным определяются тип и номинальные параметры автоматического выключателя. Типы остальных автоматических выключателей определяются аналогично. Данные расчётов заносятся в таблицу 20.
Таблица 20 — Тип и номинальные параметры автоматических выключателей
Тип шкафа | Название автомата | обозначения | Тип выключателя | Тип нагрузхок | 1.25-Iпик. А | Магистраль |
||||||
линейный | ||||||||||||
линейный | ||||||||||||
линейный | ||||||||||||
линейный | ||||||||||||
линейный | ||||||||||||
линейный | ||||||||||||
линейный |
2.10.2. Расчёт и выбор питающих сетей напряжением до 1 кВ
Питающие сети данного цеха выполняются кабелям марки АНРГ.
Пример выбор сечения кабеля питающей линии рассматривается на примере участка М1. Данный участок выполнен кабелем марки АНРГ, приложенным открыто в воздухе на кабельных подвесках при температуре 25єС. Выбор сечения производится по длительно-допустимому току. Данные для выбора приведены в таблице 19.
По справочным данным определяется ближайшее большее значение длительно-допустимого тока, А, при условии
— условие выполняется
В соответствии со значением, выбирается кабель АНРГ 3120+135 мм2.
Выбор сечений остальных кабелей питающей сети осуществляется подобным образом.
Выбранное сечение кабеля проверяется на соответствие защитному аппарату — автоматическому выключателю QF2 (по рисунку 9).
Должно выполняться условие
— условие выполняется
Следовательно, выбранное сечение кабеля соответствует защитному аппарату.
Определяется расчётное значение потери напряжения, %, по формуле (68)
— удельное сопротивление, значение которого определяется по формуле (67)
— удельное реактивное сопротивление, значение которого определяется по справочным данным (для кабельной линии до 1 кВ,).
Значение математической функции определяется по соответствующему значению
Полученное расчётное значение, %, сравнивается с допустимым значением для распределительных сетей, % при условии — условие выполняется
Следовательно, выбранное сечение кабеля удовлетворяет требованиям.
2.11 Расчёт выбор питающей сети высокого напряжения
Высоковольтный кабель предназначен для передачи электроэнергии от центральной распределительной подстанции (ЦРП) до трансформаторной подстанции (ТП). Выбор марки и сечения высоковольтного кабеля зависит от условий прокладки, условий окружающей среды и коррозии.
Для подключения комплектно-трансформаторной подстанции применяется высоковольтный кабель марки ААП2ЛШВУ, то есть кабель с алюминиевыми жилами, усовершенствованной бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой.
Бронь из плоской металлической. Кабель прокладывается в земле в траншее один при. Длина кабеля равна 0,9 км. Грунт агрессивен по отношению к стали.
Выбор сечения кабеля производится по длительно-допустимому току и экономической плотности тока.
Значение тока, протекающего по высокой стороне трансформатора, А, определяется по формуле
По справочным данным определяется ближайшее большее значение длительно-допустимого тока, А, к току
При этом должно выполняться условие
— условие выполняется
В соответствии со значением, выбирается кабель ААП2ЛШВУ 310 мм2 — 6кВ.
Определяется желаемое значение сечения кабеля по экономической плотности тока, мм2, по формуле
где — экономическая плотность, значение которой определяется по таблице
Из числа стандартных значений сечений кабелей выбирается ближайшее большее к значению, мм2, при условии
Следовательно, выбирается кабель м. ААП2ЛШВУ 335 мм2 — 6 кВ.
Из найденных значений сечений кабеля по длительно-допустимому току и экономической плотности тока выбирается большее
Следовательно, выбирается кабель ААП2ЛШВУ 335 мм2 — 6кВ.
Расчётное значение потери напряжения, %, определяется по формуле (68)
где определяется по формуле (67)
определяется по справочным данным (для кабельной линии 6 кВ и сечении кабеля 35 мм2).
Значение математической функции определяется по соответствующему значению
Полученное расчётное значение, %, сравнивается с допустимым значением для питающих сетей, % - условие выполняется
Следовательно, выбранное сечение кабеля удовлетворяет требованиям.
Затем определяется расчётное значение суммарной потере напряжения в сетях электроснабжения, %, по формуле
Полученное расчётное значение, %, сравнивается с допустимым суммарным значением для распределительных, питающих сетей и высоковольтных линий, % - верно.
2.12 Расчёт и выбор заземляющего устройства
Для заземления устройств можно использовать как естественные (водопроводные и другие металлические трубы, кроме трубопроводов с горючими веществами), так и искусственные заземлители (стальные стержни, забитые в грунт и соединенные между собой стальной полосой).
Для заземления электрооборудования КТП данного цеха применяются искусственные заземлители — стальные прутья, забитые в грунт и соединённые между собой горизонтальным заземлителем (полосовой сталью), проложенным на глубине 0,6 м. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 21
Таблица 26 — исходные данные расчёта и выбора заземляющего устройства
Ток замыкания на землю, А, определяется по формуле
Определяется расчётное сопротивление заземляющего устройства, Ом
В соответствие с ПУЭ определяется величина сопротивления заземляющего устройства, Ом, общего для установок высокого и низкого напряжения
Так как заземлитель выполнен из круглой стали диаметром 20 мм и длиной 5 м каждый, то его сопротивление определяется по формуле
Так как длина вертикальных заземлителей l и расстояние между ними a равны 5 м, то коэффициент экранирования, определяется по формуле
Затем, определяется количество заземлителей п, шт, по формуле
Так как шт, то необходимо учитывать сопротивление горизонтального заземлителя
Определяется длина горизонтальной полосы, м, по формуле
Определяется необходимое сопротивление вертикальных заземлителей, Ом, по формуле
Определяется уточнённое количество вертикальных заземлителей, шт, по формуле
Список использованных источников
1. Барыбин Ю. Г. , Крупович В. Н. Справочник по проектированию электроснабжения. — М.: Энергия, 1990 г.
2. Барыбин Ю. Г. , Федоров Л. Е. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. — М.: Энергия, 1990 г.
3. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов. — М.: Издательство «Мастерство»; Высшая школа, 2001 г.
4. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Высшая школа, 1990 г.
5. Постников Н. П. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Стройиздат, 1990 г.
6. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). — М.: Энергоатомиздат, 2002 г.
7. Сибикин Ю. Д. , Яшков В. А. Электроснабжение предприятий и установок нефтяной промышленности. — М.: ОАО «Издательство «Недра», 1997 г.
Факультет - ЭНИН Направление - Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Исполнитель: Студент группы 7А96 Покояков Р.А. Проверил доцент: Томск - 2011. В реле РТ-40 (рис.1) использована одна из разновидностей электромагнитных систем, называемая системой с поперечным движением якоря. Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного магнитопровода 1 рис. 1,а и Г-образного якоря...
Контрольная
При анализе усилителей выделяют 2 режима: Усилительный каскад на биполярном транзисторе включенном по схеме с общим эмиттером Принцип работы. Режим покоя: источник питания создает постоянные токи базы эмиттера и коллектора. Постоянный ток базы замыкается в корпусе: +ЕК > R1 > Б > Э > RЭ > L > -ЕК > +ЕК Ток базы приоткрывает на половину транзистор, появляется постоянный ток коллектора или...
Если самоорганизация в простейшей форме может возникнуть уже в физико-химических системах, то вполне обоснованно предположить, что более сложноорганизованные системы могли появиться также в результате специфического, качественно отличного во многих отношениях, но родственного по характеру процесса самоорганизации. С этой точки зрения и возникновение жизни на Земле вряд ли можно рассматривать как...
