Схема электроснабжения участка или цеха. Курсовая работа: Электроснабжение и электрооборудование механического цеха

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.

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.

Вариант 19

1. На ГПП установлены 2 трансформатора марки ТМН – 10000/110.
2. Расстояние от ГПП до цеха 0,6 км; от ГПП до подстанции энергосистемы 12 км.
3. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции энергосистемы S k = 1500 МВА.

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:

• 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);
• иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа

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:

• выбором и применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числа трансформаций – две-три);
• выбором и применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);
• правильным выбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных) подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);
• дальнейшим совершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);
• рациональным выбором числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышению надёжности;
• принципиально новой постановкой для решения таких задач, как, например, симметрирование (выравнивание) электрических нагрузок.

1.Краткая характеристика электроприёмников цеха.

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.

2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения.

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.

3.Расчёт электрических нагрузок цеха.

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

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

1. Количество электроприемников n = 3
2. Установленная мощность кВт
3. Сумма номинальных мощностей 118,5кВт
4. Коэффициенты использования:

карусельный станок

продольно строгательный станок

карусельный станок

1. Средняя мощность:

Продольно строгательный станок:

Карусельный станок:

КВт

1. Модуль сборки:

1. Средняя мощность для узла питания:

КВт

КВар

1. Эффективное число электроприемников:

Так как для РП1 и то

1. Средневзвешенное значение коэффициента использования:

1. Средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности:

1. Коэффициент расчетной нагрузки для и:

1. Расчетный ток:

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.

1. Выбор автоматических выключателей:

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.

Таблица 5 – Распределительные пункты

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

1. Фёдоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.: ил.
2. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /под редакцией Барыбина Ю. Г. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с., ил.
3. Справочник по проектированию электроснабжения /под редакцией Барыбина Ю. Г. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
4. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий /под общ. редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 1. Проектно-расчётные сведения. – М.: Энергия, 1973. – 520 с., ил.
5. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с., ил.
6. Электротехнический справочник /под общ. ред. профессора МЭИ Герасимова В. Г. и др. – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 518 с.
7. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.
8. Правила устройства электроустановок- М.: Госэнергонадзор, 2000
9. http://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/raschet-secheniya-provoda kabelya.html
10. http://www.electromonter.info/library/cable_current_1.html
11. Каталог «Аппараты защиты. Автоматические выключатели»
12. http://www.rus-trans.com/?ukey=product&productID=1145
13. Методические указания по курсовому проектированию

Таблица 2 – Расчёт электрических нагрузок цеха

Продолжение таблицы 2

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Для обеспечении подачи электроэнергии от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения состоящие из сетей напряжением до 1000В и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций. Для передачи электроэнергии на большие расстояния используются сверхдальние линии электропередач (ЛЭП) с высоким напряжением: 1150кВ переменного тока и 1500кВ постоянного тока. В современных многопролетных цехах промышленности широко используют комплектные трансформаторные подстанции (КТП), комплектные распределительные установки (КРУ), силовые и осветительные шинопроводы, аппараты коммутации, защиты, автоматики, контроля, учета и так далее. Это создает гибкую и надежную систему электроснабжения, в результате чего значительно уменьшаются расходы на электрообеспечение цеха.

Целью настоящего дипломного проекта является проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха с минимальными капитальными затратами, эксплуатационными издержками и обеспечение высокой безопасности. Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей энергии, вырабатываемой в нашей стране.

Актуальность данного дипломного проекта заключается в том, что ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологий во всех отраслях производств выдвигают проблему их рационального электроснабжения.

В настоящее время электроэнергетика России является важнейшим жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входит более 700 электростанций общей мощностью 215,6 МВт.

Система распределения столь большого количества электроэнергии на промышленных предприятиях должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования.

Основываясь на аргументации об актуальности выбранной темы, можно определить целевую ориентацию работы.

Цель дипломного проекта: дать краткую характеристику ремонтно-механическому цеху по электрическим нагрузкам, режиму работы, роду тока, питающему напряжению и сделать расчет электрических нагрузок для выбора электрооборудования подстанции.

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханического оборудования выбывающего из строя. Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта электрооборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр. РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до ТП - 3,3 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП - 14 км. Напряжение на ГПП - 10кВ. Количество смен - 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткая характеристика техноло гического процесса производства

Ремонтно-механический цех

Ремонтно-механический цех является структурным подразделением предприятия, возглавляется начальником цеха и подчиняется главному механику.

Ремонтно-механический цех выполняет работы по обеспечению нормального функционирования ремонтно-эксплуатационной службы, связанные с ремонтом, модернизацией оборудования и форм, изготовлением запасных частей, производимых в соответствии с утвержденными годовыми, месячными планами-графиками.

Начальник ремонтно-механического цеха назначается и увольняется директором.

На должность начальника ремонтно-механического цеха назначаются лица с высшим техническим образованием и стажем работы на инженерно-технических должностях в области ремонта оборудования не менее трех лет или средним специальным образованием и стажем работы на руководящих должностях по ремонту оборудования не менее пяти лет.

Начальник ремонтно-механического цеха в своей работе руководствуется приказами и инструкциями министерства, управления, приказами директора, распоряжениями главного инженера и главного механика, а также руководствами по ремонту и настоящим положением.

Начальник ремонтно-механического цеха:

осуществляет руководство производственно-хозяйственной деятельностью цеха по ремонту, модернизации оборудования и форм, изготовлению нестандартного оборудования и инструмента, а также изготовлению запасных частей и техническому обслуживанию оборудования и форм, зданий и сооружений ремонтно-механического цеха;

участвует в разработке текущих и перспективных планов ремонта оборудования и форм, зданий, сооружений, а также рабочих планов по отдельным службам, организует разработку и доведение до исполнителей заданий и графиков ремонта;

обеспечивает выполнение плановых заданий в установленные сроки, ритмичную работу цеха, повышение производительности труда ремонтных рабочих, снижение стоимости ремонта при высоком качестве ремонтных работ, эффективное использование основных и оборотных фондов, соблюдение правильного соотношения между ростом производительности труда и заработной платы;

проводит работу по внедрению научной организации труда, совершенствованию организации производства, его технологии, механизации и автоматизации производственных процессов, предупреждению брака, повышению качества продукции, использованию резервов повышения производительности труда и рентабельности производства, снижению трудоемкости и себестоимости продукции;

организует планирование, учет и составление отчетности о производственной деятельности, работу по развитию и укреплению хозяйственного расчета, улучшению нормирования труда, правильному применению форм и систем заработной платы и материального стимулирования, обобщению и распространению передовых методов и приемов труда, развитию рационализации и изобретательства;

обеспечивает технически правильную эксплуатацию оборудования и других основных средств и выполнение графиков их ремонта, безопасные и здоровые условия труда, а также своевременное представление работающим льгот по условиям труда;

совместно с общественными организациями организует социалистическое соревнование, проводит воспитательную работу в коллективе.

1.2 Характеристики потребителей электроэнергии, категории электроснабжения

Характеристики потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Электроснабжение объекта может осуществляться от собственной электростанции, энергетической системы при наличии собственной электростанции.

Требования, представляемые к надёжности электроснабжения от источников питания, определяются потребляемой мощностью объекта и его видом.

Приёмники электрической энергии в отношении обеспечения надёжности электроснабжения разделяются на несколько категорий. Первая категория - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции. Из состава электроприёмников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприёмников, бесперебойная работа которых не обходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.

Вторая категория - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприёмников второй категории не более 30 минут.

Третья категория - все остальные электроприёмники, не подходящие под определение первой и второй категорий. Электроприёмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприёмники.

Согласно ПУЭ к независимым источникам могут быть отнесены две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при соблюдении следующих условий: - каждая эта секция или система шин питается от независимых источников. - секции шин не связаны между собой или же имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций шин. Для электроснабжения электроприёмников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.

Электроприёмники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания, переключение можно осуществлять не автоматически. Электроснабжение электроприёмников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток. Электрооборудование ремонтно-механического цеха относится ко 2 и 3 категориям и могут питаться от одного источника, при условии, что перерывы электроснабжения не превышает одних суток. Выбор рода тока, напряжения и схемы внутреннего электроснабжения. Назначение электрических сетей. Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий.

Потребители энергии присоединяются через внутрицеховые подстанции и распределительные устройства при помощи защитных и пусковых аппаратов.

Электрические сети промышленных предприятий выполняются внутренними (цеховыми) и наружными. Наружные сети напряжения до 1кВ имеют весьма ограниченное распространение, т.к. на современных промышленных предприятиях электропитание цеховых нагрузок производится от внутрицеховых или пристроенных трансформаторных подстанций.

Выбор электрических сетей радиальные схемы питания характеризуются тем, что от источника питания, например от трансформаторной подстанции, отходят линии, питающих непосредственно мощные электроприёмники или отдельные распределительные пункты, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприёмники.

Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, т.к. аварии локализуются отключением автоматического выключателя поврежденной линии и не затрагивают другие линии. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, что маловероятно. Вследствие достаточно надёжной конструкции шкафов этих КТП. Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприёмников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнения мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом.

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью.

Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенного монтажа электрических сетей. В связи с равномерностью распределения потребителей внутри ремонтно-механического цеха, а также низкой стоимости и удобстве в эксплуатации, выбирается магистральная схема питания.

1 .3 Выбор рода, напряжения

Трёхфазные сети выполнются трёхпроводными на напряжение свыше 1000В и четырёхпроводными - до 1000В. Нулевой провод в четырёхпроводной сети обеспечивает равенство фазных напряжений при неравномерной загрузке фаз от однофазных электроприёмников.

Трёхфазные сети на напряжение 380/220В (в числители - линейное, в знаменатели - фазное) позволяют питать от одного трансформатора трёх - и однофазные установки. Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии. При большом количестве однофазных электроприёмников от трёхфазных сетей осуществляются однофазные ответвления.

1. 4 Классификация помещений по взрыво - и пожарной безопасности

Предусматриваемые при проектировании зданий и установок противопожарные мероприятия зависят прежде всего от пожарной или взрывной опасности размещенных в них производств и отдельных помещений. Помещения и здания в целом делятся по степени пожаро- или взрывоопасности на пять категорий в соответствии с ОНТП-24.

· Категория А - это помещения, в которых применяются легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки паров 28 o С и ниже или горючие газы в таком количестве, что они могут образовать взрывоопасную смесь с воздухом, при взрыве которой создастся давление более 5 кПа (например, склады бензина).

· Категория Б - это помещения, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие волокна или пыль, а также легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки паров более 28 o С в таком количестве, что образуемая ими с воздухом смесь при взрыве может создать давление более 5 кПа (цеха приготовления сенной муки, выбойные и размольные отделения мельниц и крупорушек, мазутное хозяйство электростанций и котельных).

· Категория В - это помещения, в которых обрабатывают или хранят твердые горючие вещества, в том числе выделяющие пыль или волокна, неспособные создавать взрывоопасные смеси с воздухом, а также горючие жидкости (лесопильные, столярные и комбикормовые цехи; цехи первичной сухой обработки льна, хлопка; кормокухни, зерноочистительные отделения мельниц; закрытые склады угля, склады топливно-смазочных материалов без бензина; электрические РУ или подстанции с трансформаторами).

· Категория Г - это помещения, в которых сжигают топливо, в том числе газ, или обрабатывают несгораемые вещества в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии (котельные, кузницы, машинные залы дизельных электростанций).

· Категория Д - это помещения, в которых негорючие вещества находятся в практически холодном состоянии (насосные оросительные станции; теплицы, кроме отапливаемых газом, цехи по переработке овощей, молока, рыбы, мяса).

Категории производств по пожарной опасности в большой степени определяют требования к конструктивным и планировочным решениям зданий и сооружений, а также другим вопросам обеспечения пожаро- и взрывобезопасности. Они отвечают нормам технологического проектирования или специальным перечням, утверждаемым министерствами (ведомствами). Руководством при этом могут служить "Указания по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности" (СН 463-74) и "Методика категорирования производств химической промышленности по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности".

Условия возникновения пожара в зданиях и сооружениях во многом определяются степенью их огнестойкости (способность здания или сооружения в целом сопротивляться разрушению при пожаре). Здания и сооружения по степени огнестойкости подразделяются на пять степеней (I, II, III, IV и V). Степень огнестойкости здания (сооружения) зависит от возгораемости и огнестойкости основных строительных конструкций и от распространения огня по этим конструкциям.

По возгораемости строительные конструкции подразделяются на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые конструкции выполнены из несгораемых материалов, трудносгораемые - из трудносгораемых или из сгораемых, защищенных от огня и высоких температур несгораемыми материалами (например, противопожарная дверь, выполненная из дерева и покрытая листовым асбестом и кровельной сталью).

Огнестойкость строительных конструкций характеризуется их пределом огнестойкости, под которым понимают время в часах, по истечении которого они теряют несущую или ограждающую способность, т. е. не могут выполнять свои обычные эксплуатационные функции.

Потеря несущей способности означает обрушение конструкции.

Потеря ограждающей способности - прогрев конструкции при пожаре до температур, превышение которых может вызвать самовоспламенение веществ, находящихся в смежных помещениях, или образование в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые могут проникать продукты горения в соседние помещения.

Пределы огнестойкости конструкций устанавливают опытным путем.

Для этого образец конструкции, выполненный в натуральную величину, помещают в специальную печь и одновременно воздействуют на нее с необходимой нагрузкой.

Время от начала испытания до появления одного из признаков потери несущей или ограждающей способности и считается пределом огнестойкости. Предельным прогревом конструкции является повышение температуры на необогреваемой поверхности в среднем больше чем на 140 o С или в какой-либо точке поверхности выше, чем на 180 o С по сравнению с температурой конструкции до испытания, или больше чем на 220 o С независимо от температуры конструкции до испытания.

Рисунок 1 - План расположения электрооборудования ремонтно-механического цеха

Наименьшим пределом огнестойкости обладают незащищенные металлические конструкции, а наибольшим - железобетонные.

Требуемая степень огнестойкости производственных зданий промышленных предприятий зависит от пожарной опасности размещаемых в них производств, площади этажа между противопожарными стенами и этажности здания. Требуемая степень огнестойкости должна соответствовать фактической степени огнестойкости, которая определяется по таблицам СНиП П-2-80,содержащим сведения о пределах огнестойкости строительных конструкций и пределах распространения по ним огня.

Например, основные части зданий I и II степени огнестойкости являются несгораемыми и различаются только пределами огнестойкости строительных конструкций. В зданиях I степени распространение огня по основным строительным конструкциям не допускается совсем, а в зданиях II степени максимальный предел распространения огня, составляющий 40 см, допускается только для внутренних несущих стен (перегородок). Основные части зданий V степени являются сгораемыми.

Пределы огнестойкости и распространения огня для них не нормируются.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2 .1 Исходные данные для расчета

2. Токи короткого замыкания на шинах ГПП 10,5 кА.

3. Длина кабельной линии от ГПП до ТП 3,3 км.

5. Установленная мощность освещения 90 кВт.

6. Данные электроприемников цеха приведены в таблице 1.

Таблица 2.1

Данные электроприемников цеха

2.2 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок является первым и одним из ответственных этапов проектирования, т.к. на основании результатов такого расчета в дальнейшем производится выбор мощности компенсирующих устройств, силовых трансформаторов, преобразователей, электрооборудования подстанций, определяются сечения токоведущих частей (проводов, кабелей, шин), рассчитывается защита электроустановок и т.д. Ошибок при расчете не должно быть. Завышение расчетной мощности приведет к большим дополнительным затратам; занижение - к выводу из строя оборудования, ложным срабатываниям защиты и т.п. Правильное определение расчетных электрических нагрузок дает гарантию того, что оборудование будет работать экономично, надежно, а потери электроэнергии будут минимальными.

2 .2. 1 Расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Этот метод позволяет определить расчетные электрические нагрузки с наименьшей погрешностью, поэтому является основным для расчета нагрузок. Номинальная мощность электроприемников без учета осветительной нагрузки (по данным табл. 2.1)

При наличии двигателей повторно-кратковременного режима работы их номинальная мощность приводится к длительному режиму

где P пасп - паспортная мощность (по заданию), кВт;

ПВ - продолжительность включения, в относительных единицах.

Общая номинальная мощность электроприемников цеха

Средние активная и реактивная мощности за максимально загруженную смену

где К и - коэффициент использования группы электроприемников одного режима работы;

P н - номинальная мощность электроприемников, кВт.

Выписываем из приложения 1.1 значения К и и cos в таблице 2.2

Таблица 2.2

Значения К и и cos

Значения tg ц определяются по формуле

Групповой коэффициент использования

Эффективное число электроприемников n э - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает ту же величину расчетной нагрузки, что и группа электроприёмников, различных по режиму работы и мощности.

По диаграммам или табл. 2.13 определяем коэффициент максимума.

При к и = 0,4 и n э = 14коэффициент максимума к m = 1,32 согласно .

Расчетная мощность осветительной нагрузки

где Кс.о. - коэффициент спроса осветительной нагрузки;

Рн.о. - установленная мощность электрического освещения, кВт

Согласно Кс.о. = 0,85.

По заданию

Расчетная активная и реактивная нагрузки заданной группы электроприемников

2. 3 Выбор компенсирующих устройств

Если компенсирующие устройства не установлены, то вся расчётная мощность передаётся к электроприемникам от электрической станции

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2 - Передача электроэнергии без применения КУ

Если к шинам подстанции или зажимам группы электроприемников подключить компенсирующие устройства общей мощностью Q ку, то от электростанции будет передаваться меньшая реактивная мощность, и следовательно меньшая полная мощность.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.1 -электроэнергии с использованием КУ

С уменьшением передаваемой полной мощности от значения S р до S р " увеличивается коэффициент мощности cos.

На шинах подстанции коэффициент мощности должен находиться в пределах cos н = 0,92...0,95. Если расчетный коэффициент мощности cos р меньше нормативного cos н, необходимо установить компенсирующее устройство.

Мощность компенсирующих устройств:

tg р - соответствует расчетному коэффициенту мощности;

tg н - соответствует нормативному коэффициенту мощности.

При выборе мощности компенсирующих устройств должен быть предусмотрен 10-15% резерв для обеспечения допустимых отклонений напряжения в послеаварийных режимах.

В сетях низкого напряжения не рекомендуется дробить необходимую мощность конденсаторных батарей до величины менее 30 квар из-за увеличения удельных затрат на отключающую аппаратуру, измерительные приборы и прочее оборудование на один установленный киловольт-ампер батареи.

2. 3.1 Расчет компенсирующих устройств

Расчетный коэффициент мощности

Расчетный коэффициент мощности меньше нормативного, поэтому необходимо установить компенсирующие устройства.

Мощность компенсирующих устройств

Из приложения №2 выбираем для двух секций шин НН две батареи статических конденсаторов типа УКМ-0,4-20-180УЗ мощностью по 180 квар. каждая.

Передаваемая от электростанции реактивная мощность

Передаваемая от электростанции полная мощность

Проверка:

Принимаем к установке нерегулируемые батареи статических конденсаторов со схемой присоединения по рис. 2.3.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.2 Схема присоединения конденсаторных батарей на U = 0,38-0,66 кВ через рубильник и предохранитель

2.4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов производится в следующем порядке:

1. Определяется число трансформаторов, исходя из требуемой степени надёжности электроснабжения, т.е. с учётом категории электроприемников.

2. Намечаются варианты мощностей силовых трансформаторов, исходя из расчетной мощности подстанции и ряда номинальных мощностей трансформаторов (табл.2.3).

Таблица 2.3

Номинальные мощности трансформаторов

3. Варианты сравниваются по техническим показателям с учетом допустимой перегрузки трансформаторов в рабочем и аварийном режимах.

4. Определяются экономические показатели по вариантам. К исполнению применяется наиболее экономичный вариант.

2.4.1 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Нагрузки ремонтно-механического цеха относятся к потребителям II категории. Поэтому на подстанции необходимо установить два силовых трансформатора.

Потери активной мощности в трансформаторах

Потери реактивной мощности

Потери полной мощности

Полная расчетная мощность, передаваемая от ГПП до ТП цеха

Мощность трансформаторов

Значение К з принимается в зависимости от категории электроприемников по степени надежности электроснабжения. Для цехов с преобладающей нагрузкой II категории при двухтрансформаторной подстанции с возможным резервированием -.

Принимаем значение К з = 0,75

Мощность одного трансформатора

где n - выбранное количество трансформаторов.

Выбираем два трансформатора типа ТМ-400/10 мощностью 400кВА, имеющего технические данные, приведенные в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Технические данные трансформатора

Проверяем выбранные трансформаторы по действительному коэффициенту загрузки:

Кздейст? Кзприн

2.5 Выбор схемы электрических соединений подстанции

Схемы цеховых ТП определяются характеристикой электроприемников и схемами межцехового и внутрицехового распределения, энергии.

Схемы с глухим присоединением трансформатора к питающей линии (рис. 4.1) применяются:

* при отсутствии приемников напряжением свыше 1000В;

* при радиальном питании по схеме блока линия - трансформатор.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.4 Схема глухого присоединения трансформатора к питающей линии

Коммутационные аппараты на вводе высокого напряжения необходимо устанавливать в следующих случаях:

* при питании от источника питания, находящегося в ведении другой эксплуатирующей организации.

* при удалении источника питания от подстанции на 3-5 км;

* при питании от воздушных линий;

* если отключающий аппарат нужен по условиям защиты, например, для воздействия газовой защиты на выключатель нагрузки (рис. 2.5);

* в магистральных схемах электроснабжения разъединитель или выключатель нагрузки с предохранителями устанавливают с целью селективного отключения трансформатора при его повреждении (рис. 2.6);

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.5 Схема присоединения трансформатора к линии через выключатель нагрузки

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.6 Схема присоединения трансформатора к магистральной линии

* когда требуется более надежное электроснабжение, когда часто отключают и включают трансформаторы подстанции; когда токи короткого замыкания велики и коммутационной способности предохранителей не хватает для отключения при коротком замыкании.

Не секционированная система шин применяется при питании по одной линии и неответственных потребителей III категории надёжности (рис. 4.1, 4.2, 4.3, 4.4).

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок. 2.7 - Схема подключения трансформатора к линии через масляный выключатель

Наличие потребителей II категорий требует секционирования шин нормально разомкнутым выключателем или разъединителем (рис. 4.5). Каждая секция питается по отдельной линии. Секционный аппарат включается при исчезновении напряжения на шинах и отключении питающей линии ВН.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.8 - Схема электрических соединений подстанции ремонтно-механического цеха

2.6 Расчет высоковольтной питающей линии

Проводники электрических сетей от проходящего по ним тока, согласно закону Джоуля-Ленца, нагреваются. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника. Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно-допустимая температура нагрева проводника, называется предельно-допустимым током по нагреву I доп. Величина его зависит как от марки провода или кабеля, так и от условий прокладки и температуры окружающей среды. Для выбора сечений жил кабелей и проводов по нагреву определяют расчетный ток и по таблицам приведенным в , , определяют стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току.

Условие выбора сечений

где I р - ток расчётный, А;

К попр - поправочный коэффициент на условия прокладки.

При проложенных рядом двух кабелях, значения К попр принимаются согласно

Значения К попр на температуру окружающей среды при температуре земли, отличной от +15°С и при температуре воздуха, отличной от +25°С, принимаются по .

2. 6 .1 Расчет высоковольтной питающей линии

Ток, протекающий по кабельной линии в нормальном режиме

где К з - коэффициент загрузки трансформатора.

U н - номинальное напряжение на высокой стороне, кВ;

S Т - мощность трансформатора, кВА.

С учетом расширения мощности цеха принимаем расчетный ток равным

По таблице согласно при принимаем трехжильный силовой кабель на с алюминиевыми жилами марки АСБ - 3х16 (A - алюминиевая жила; бумажная изоляция; С - свинцовая оболочка; Б - бронированный двумя стальными лентами с наружным джутовым покровом).

2.7 Расчет токов короткого замыкания

Составляем расчетную схему (рис. 2.9).

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 2.9 - Расчетная схема

По расчетной схеме составляем схему замещения (рис. 2.10).

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок. 2.10-Схема замещения

Выбираем базисные условия:

Для точки К 1

Для точки К 2

Для точки К 1

Для точки К 2

Определяем сопротивления элементов сети.

Мощность системы

Сопротивление системы в относительных единицах

Сопротивления кабельной линии в относительных единицах

При мощности трансформаторов учитывается активное сопротивление

где r - относительное активное сопротивление обмоток трансформатора, отнесенное к номинальной мощности.

Относительное активное сопротивление обмоток трансформатора (при мощности трансформаторов)

В нашем случае номинальная мощность трансформатора составляет 400кВА, поэтому активное сопротивление трансформатора учитывается.

Результирующие сопротивления до точки К 1

Результирующие сопротивления до точки К 2

Токи и мощность короткого замыкания для точки К 1

Действующее значение начального тока короткого замыкания

При () периодическая составляющая тока КЗ не изменяется и действующие значения

Ударный ток короткого замыкания

где К у - ударный коэффициент.

где T а - постоянная времени.

Мощность короткого замыкания

Определяем токи и мощность короткого замыкания для точки К 2

Первоначальный ток в момент КЗ

По таблице 2.5 принимаем для стороны НН трансформатора мощностью 400кВА,

Таблица 2.5

Значения Ку

Данные расчетов сведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6

Данные расчетов сведены

2.8 Выбор электрооборудования подстанции

Общим требованием к электрооборудованию подстанции является обеспечения нормального режима работы и устойчивость его к воздействиям токов КЗ.

2.8 .1 Выбор электрооборудования подстанции на стороне ВН

Проверка сечения кабелей на действие токов КЗ

Выбранные в разделе 5 высоковольтные питающие линии необходимо проверить на термическое действие токов КЗ.

Минимальное сечение кабеля на термическую устойчивость для трехфазного К.З.

где С - коэффициент; для кабелей напряжением 6-10 кВ с медными жилами С = 140, с алюминиевыми жилами С = 95, для алюминиевых шин С = 95, для медных шин С = 170;

t пр - приведенное время, с.

Приведенное время

t пр = t пр.п. +t пр.а. , (2.31)

где t пр.п. - время периодической слагающей тока КЗ, с;

t пр.а. - время апериодической слагающей тока КЗ, с;

Величина t пр.п. определяется по кривым t пр.п. = () в зависимости от действительного времени протекания тока КЗ t.

t = t з +t выкл (2.32)

где t з - время действия защиты, с;

t выкл - время действия выключающей аппаратуры, с;

По заданию время действия защиты (по условиям селективности) t з = 0,5 с, время действия масляных выключателей ГПП t выкл = 0,14 с.

t = 0,5 + 0,14 = 0,64 с

и t = 0,64 с t пр.п. = 0,5 с согласно .

Время апериодической слагающей тока КЗ при действительном времени t < 1 с не учитывается.

В общем случае

В нашем случае

t пр = t пр.п. = 0,5 с

Для кабеля АСБ-3х16 коэффициент С = 95, при I = 0,85кА = 850А

Выбранное сечение жил кабеля 16 мм 2 >6,35 мм 2 , следовательно, кабель АСБ - 3х16 удовлетворяет расчетному току термической устойчивости к токам КЗ.

2.8 .2 Выбор выключателей нагрузки

В разделе 4 принято решение об установке со стороны ВН подстанции выключателей нагрузки с предохранителями.

Условия и данные для выбора приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Данные выключателей нагрузки с предохранителями

Выбираем выключатель нагрузки ВНПу-10/400-10зУЗ согласно с предохранителями ПКТ101-10-31,5-12,5УЗ с номинальным током патрона I н.п = 31,5А > I р = 24А и номинальным током отключения I откл = 12,5кА. При выборе предохранителей по отключающей способности должны быть выполнены условия и.

В нашем случае

2.8 .3 Выбор электрооборудования подстанции на стороне НН

Выбор шин

Шины РУ выбираются по расчетному току и проверяются на режим короткого замыкания.

Условия выбора шин

где I н - длительно допустимый ток нагрузки шин, А

где k 1 - поправочный коэффициент, при расположении шин горизонтально k 1 = 0,92;

k 2 - коэффициент для многополосных шин;

k 3 - поправочный коэффициент при температуре окружающей среды, отличной от +25C.

Расчетный ток по формуле (5-2)

По выбираем шины алюминиевые окрашенные однополосные размером 60х8мм, имеющие допустимый ток 1025А при расположении их вертикально.

При расположении шин плашмя

Для проверки шин на динамическую стойкость определяем расчетную нагрузку

где l - расстояние между опорными изоляторами, см;

а - расстояние между осями фаз, см.

По заданию принято l = 50см; а = 10см.

Момент сопротивления шин при установке их плашмя

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок. 2.11 - Расположение шин плашмя

Максимальный изгибающий момент при числе пролетов свыше 2-х

Напряжение на изгиб

Условие проверки шин на динамическую устойчивость:

Наибольшее допустимое напряжение на изгиб G доп составляет

для медных шин 130МПа;

для алюминиевых шин 65МПа.

5,5МПа < 65МПа, следовательно по электродинамической устойчивости шины проходят.

Для проверки шины на термическую устойчивость определяют минимальное сечение по формуле

Сечение выбранных шин составляет 50х5 = 250 мм 2 >71 мм 2 , следовательно, по термической стойкости шина проходит.

2.8 .4 Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбирают по номинальному напряжению, номинальному току и коммутационной способности.

Выбираем трехполюсный автоматический выключатель типаВА53-41.

Таблица 2.8

Данные автоматического выключателя

2. 8 .5 Выбор рубильников

Рубильники выбирают по номинальным напряжению и току и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Выбираем рубильник трехполюсный серии Р2115.

Таблица 2.9

Данные рубильника

Для рубильника Р2115 по I t расч = 500 кА при t к = 1 с.

3. МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

3.1 Назначение, устройство, классификация электрических аппаратов

Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства, предназначенные для управления потоками энергии и информации, а также режимами работы, контроля и защиты технических и электротехнических систем и их компонентов.

Одним из основных признаков классификации ЭА является их рабочее (номинальное) напряжение, по которому они делятся на аппараты низкого (до 1000 В) и высокого (свыше 1000 В) напряжения.

Аппараты низкого напряжения выполняют в основном функции коммутации и защиты электрических цепей и устройств (автоматические выключатели, контакторы, пускатели, реле, рубильники и пакетные выключатели, кнопки управления, тумблеры и другие аппараты) и регулирования параметров технических объектов (стабилизаторы, регуляторы напряжения, мощности и тока, усилители, датчики различных переменных).

Аппараты высокого напряжения подразделяются на коммутационные (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители), измерительные (измерительные трансформаторы тока и напряжения, делители напряжения), компенсирующие (шунтирующие реакторы), комплектные распределительные устройства.

По своему исполнению аппараты подразделяются на электромеханические, статические и гибридные. Основным признаком электромеханических аппаратов является наличие в них подвижных частей, например контактной системы у коммутационных аппаратов. Статические аппараты строятся с использованием полупроводниковых и магнитных элементов и устройств (диодов, транзисторов, тиристоров и других полупроводниковых приборов, магнитных усилителей и др.). Гибридные аппараты представляют собой комбинацию электромеханических и статических аппаратов. Электрические аппараты классифицируются также:

* по значению рабочих токов -- аппараты слаботочные (до 5А) и сильноточные (свыше 5А);

* по роду тока -- аппараты постоянного и переменного тока;

* по частоте рабочего напряжения -- аппараты с нормальной (до 50 Гц) и повышенной (от 400 до 10 ООО Гц) частотой напряжения.

К аппаратам ручного управления относятся командные маломощные устройства -- кнопки, ключи управления и различные командоаппараты (командоконтроллеры), с помощью которых осуществляется коммутация электрических цепей управления и подача команд управления на ЭП.

Кнопки управления. Кнопки управления различаются по размерам -- нормальные и малогабаритные, по числу замыкающих и размыкающих контактов, по форме толкателя, по величине и роду тока и напряжения, по степени защиты от воздействия окружающей среды. Две, три или более кнопок, смонтированных в одном корпусе, образуют кнопочную станцию. На рис. 3.1, а показано условное изображение одноцепных кнопок с замыкающим (кнопка SBI) и размыкающим (кнопка SB2) контактами. Контакты кнопок и других электрических аппаратов на схемах изображаются в так называемом нормальном состоянии, когда на них не оказывается механического, электрического, магнитного или какого-либо другого воздействия. Двухцепные кнопки имеют обе пары показанных контактов с единым приводом.

Рисунок 3. Условные изображения: а -- кнопки управления; б -- ключ управления; в -- электрические контакты

Ключи управления (универсальные переключатели). Эти аппараты имеют два или более фиксированных положений рукоятки управления и несколько замыкающих и размыкающих контактов. На рис. 3.1, б показан переключатель, имеющий три фиксированных положения рукоятки. В среднем положении рукоятки (позиция 0) замкнут контакт SM1, что обозначается точкой на схеме, а контакты SM2 и SM3 разомкнуты. В положении 1 ключа замыкается контакт SM2 и размыкается SM1, в положении 2 -- наоборот. На рис. 3.1, в показаны замыкающий и размыкающий контакты.

Командоконтролллеры (командоаппараты) представляют собой аппараты для коммутации нескольких маломощных (ток нагрузки до 16 А) электрических цепей с управлением от рукоятки или педали с несколькими положениями. Их электрическая схема изображается аналогично схеме ключей управления и переключателей.

К силовым коммутационным аппаратам с ручным управлением относят рубильники, пакетные выключатели, контроллеры и автоматические выключатели.

Рубильники представляют собой простые коммутационные аппараты, предназначенные для неавтоматического нечастого замыкания и размыкания силовых электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500В и током до 5000А. Они различаются по величине коммутируемого тока, количеству полюсов (коммутируемых цепей), виду привода рукоятки и числу ее положений (два или три).

Пакетные выключатели представляют собой разновидность рубильников, отличающихся тем, что их контактная система набирается из отдельных пакетов по числу полюсов (коммутируемых цепей). Пакет состоит из изолятора, в пазах которого находятся неподвижный контакт с винтовыми выводами для подключения проводов и пружинный подвижный контакт с устройством искрогашения.

Разновидностью рубильников являются переключатели-разъединители с различным типом привода -- рычажным, с центральной рукояткой, с приводом от маховика или штанги.

Контроллеры являются многопозиционными электрическими аппаратами с ручным или ножным приводом для непосредственной коммутации силовых цепей, в основном электрических двигателей. Силовые контроллеры бывают двух видов: кулачковые и магнитные.

Кулачковые контроллеры характеризуются тем, что размыкание и замыкание их контактов обеспечивается смонтированными на барабане кулачками, поворот которых осуществляется с помощью рукоятки, маховичка или педали. За счет профилирования кулачков обеспечивается необходимая последовательность коммутации контактных элементов.

Магнитные контроллеры представляют собой коммутационное устройство, в состав которого входят командоконтроллер и силовые электромагнитные аппараты -- контакторы. Командоконтроллер с помощью своих контактов управляет катушками контакторов, которые уже своими контактами коммутируют силовые цепи двигателей. Срок службы магнитных контроллеров при одних и тех же условиях существенно выше, чем кулачковых контроллеров, что определяется высокой коммутационной способностью и износостойкостью электромагнитных контакторов.

Магнитные контроллеры нашли основное применение в электроприводе крановых механизмов, работа которых характеризуется большой частотой в...

Подобные документы

Проектирование ремонтно-механического цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций, сбор электрических нагрузок цеха. Компенсация реактивной мощности. Расчет параметров, выбор кабелей марки ВВГ и проводов марки АПВ распределительной сети.

курсовая работа , добавлен 19.08.2016


Характеристика ремонтно-механического цеха. Описание схемы электроснабжения. Конструкция силовой и осветительной сети. Расчет освещения и электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов, места расположения, оборудования питающей подстанции.

курсовая работа , добавлен 13.01.2014


Описание технологического процесса обеспечения электроснабжения ремонтно-механического цеха. Выбор напряжения и рода тока. Расчёт числа и мощности трансформаторов, силовой сети, ответвлений к станкам. Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей.

курсовая работа , добавлен 09.11.2010


Характеристика ремонтно-механического цеха. Выбор схемы электроснабжения. Расчет электрической нагрузки и параметров внутрицеховых сетей. Выбор аппаратов защиты. Расчет токов короткого замыкания. Обслуживание автоматических выключателей. Охрана труда.

курсовая работа , добавлен 12.01.2013


Проектирование внутреннего электроснабжения завода и низковольтного электроснабжения цеха. Расчет центра электрических нагрузок. Выбор номинального напряжения, сечения линий, коммутационно-защитной аппаратуры электрических сетей для механического цеха.

дипломная работа , добавлен 02.09.2009


Краткая характеристика ремонтно-механического цеха, технологического режима работы, оценка электрических нагрузок. Описание рода тока, питающего напряжения. Алгоритм расчета электрических нагрузок, необходимых для выбора электрооборудования подстанции.

дипломная работа , добавлен 13.07.2015


Определение расчетной нагрузки ремонтно-механического цеха. Распределение приёмников по пунктам питания. Выбор защитных аппаратов и сечений линий, питающих распределительные пункты и электроприемники. Расчет токов короткого замыкания в сети до 1000 В.

курсовая работа , добавлен 25.04.2016


Описание электрического оборудования и технологического процесса цеха и завода в целом. Расчет электрических нагрузок завода, выбор трансформатора и компенсирующего устройства. Расчет и выбор элементов электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.

дипломная работа , добавлен 17.03.2010


Расчет электроснабжения ремонтно-механического цеха. Оценка силовых нагрузок, освещения, выбор трансформаторов, компенсирующих устройств, оборудования на стороне низшего напряжения. Построение карты селективности защиты, заземление и молниезащита цеха.

курсовая работа , добавлен 27.10.2011


Электроснабжение ремонтно-механического цеха. Установка компрессии буферного азота. Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты силового трансформатора.

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 в целях 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 одних суток.

Вопрос выбора схемы электроснабжения, уровня напряжения решается на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Для питания промышленных предприятий применяют электросети напряжением 6, 10, 20, 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 1000 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 в целях разгрузки основных энергетических центров (рис. З.1). На промежуточных распредпунктах устанавливается вся коммутационная аппаратура. Следует избегать применения многоступенчатых схем для внутрицехового электроснабжения.

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.

Рис. 3.1. Фрагмент радиальной схемы распределения электроэнергии

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).

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.

Рис. 3.2. Схема с двойными сквозными магистралями

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 нижеследующие обозначения. Система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухозаземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников (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

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.

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.

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

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

Повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии. В настоящее время при наличии мощных электрических станций, объединённых в электрические системы, имеющие высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удалённостью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей. Проектирование систем электроснабжения ведётся в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования вопросы электроснабжения предприятий получили форму типовых решений. В настоящее время разработаны методы расчётов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т. д. В связи с этим большое значение приобретают вопросы подготовки высококвалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.

В данном курсовом проекте будет рассмотрена схема трансформаторной подстанции описание ее работы. Так же будет произведен расчет выбора наиболее оптимального трансформатора.

Целью курсового проекта является: выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для проектируемого объекта.

Объект исследования: ремонтно-механический цех

Предмет исследования: этапы расчета и выбор системы электроснабжения ремонтно-механического цеха.

Гипотеза: при разработке электрической схемы ремонтно-механического цеха найден оптимальный вариант, обеспечивающий надежную бесперебойную работу электрооборудования с учетом безопасности ее обслуживания.

Для реализации поставленной цели и проверки гипотезы поставлены следующие задачи:

Произвести выбор числа и мощности трансформаторов питающей подстанции;

Спроектировать однолинейную схему электроснабжения производственного цеха.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Характеристика объекта

Производственный цех занимается изготовлением различных деталей и металлоконструкций, необходимых для основного производства. В состав цеха входят различные металлообрабатывающие станки, сварочное и грузоподъёмное оборудование, вентиляторы. Мощность электроприёмников цеха составляет от 5 до 30 кВт. Электроприёмники работают в длительном (металлообрабатывающие станки, вентиляторы) и в повторно кратковременном режимах (грузоподъёмное оборудование). Электроприёмники цеха работают на переменном 3-х фазном токе (металлообрабатывающие станки, вентиляторы, грузоподъёмное оборудование) и однофазном токе (освещение). Электроприёмники цеха относятся к третьей категории по требуемой степени надёжности электроснабжения. Окружающая среда в цехе нормальная, поэтому всё оборудование в цехе выполнено в нормальном исполнении. Площадь цеха составляет 367м 2

Характеристика электрооборудования в табл. 1.1

Таблица 1. 1

На рис.1.1 представлен план проектируемого цеха

Рис.1.1 План проектируемого цеха

1.2 Описание схемы электроснабжения

Электроснабжение производственного цеха осуществляется от однотрансформаторной подстанции 6/0,4кВ с мощностью трансформатора 160 кВА. В свою очередь ТП6/0,4 кВ питается по кабельной линии ААБ 3х10, проложенной в земле, от вышестоящей двух трансформаторной подстанции 110/6кВ с трансформаторами мощностью 2500кВА каждый, которая запитывается от энергосистемы по одноцепной воздушной линии А-70.

На стороне 6кВ ТП 6/0,4 в качестве защитного коммутационного оборудования установлены масляные выключатели и разъединители.

На стороне 0,4 кВ в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания установлены предохранители

3 Конструкция силовой и осветительной сети

Для приема и распределения электроэнергии в производственном цехе установлены распределительные щиты.

Электроприёмники запитываются от ШР проводом, проложенным в трубах

В качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания применены предохранители

Освещение цеха выполнено 28-ю светильниками РКУ с ртутными лампами высокого давления мощностью 400Вт

Осветительные сети выполняются проводом АПВ-2,5мм² проложенным в трубе

Питание рабочего освещения производится от осветительного щитка ОЩВ-12, в котором в качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания и перегруза установлены автоматические выключатели

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

1 Расчёт освещения

Расчет освещения проводится по методу коэффициента использования светового потока. Расчет покажем на примере участка I. В качестве источника света примем к установке лампы ДРЛ мощностью 400 Вт

Число источников света определяется по формуле:

где Е норм - нормированная освещённость, Е норм = 300лк - коэффициент, учитывающий снижение светового потока при эксплуатации, Z = 1,1

К з - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового потока на освещаемой поверхности, К з = 1,5 - площадь помещения, м²

Ф л - световой поток одной лампы, Ф л = 22000 лм, - коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от типа светильника, лампы, коэффициентов отражения и показателя помещения i

Показатель помещения находим по формуле:

где i - показатель помещения

А - длина помещения, м

В - ширина помещения, м

Н р - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м

Для светильника РКУ при ρ n = 50%; ρ c = 30%; ρ p = 10% и i = 1,34 u =0,48

где ρ n - коэффициент отражения от потолка, %

ρ c - коэффициент отражения от стен, %

ρ p - коэффициент отражения от рабочей поверхности, %

определяем по формуле (1) число ламп:=

Находим число светильников аварийного освещения (25% от рабочего):

Устанавливаем 8 светильников в 2 ряда по 4шт в ряду

Для остальных участков расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

2 Расчёт электрических нагрузок

Расчёт ведётся по узлу нагрузки методом упорядоченных диаграмм по следующему алгоритму

а) Все приёмники данного узла нагрузки делятся на характерные технологические группы

б) Для каждой группы по находят коэффициент использования Ки, коэффициент активной мощности cosφ и реактивной по формуле:

(2.3)

в) Находим установленную мощность для каждой группы электроприёмников по формуле:

Р уст = N · (2.4)

где N - число приёмников ном - номинальная мощность приёмников, кВт

г) Для каждой технологической группы находят среднесменную активную Р см и среднесменную реактивную Q см мощности по формулам:

Р см = К и · Р уст (2.5) см = P см · tgφ(2.6)

д) По данному узлу нагрузки находят суммарную установленную мощность, суммарную среднесменную активную мощность и суммарную среднесменную реактивную мощность: ΣР уст; ΣР см; ΣQ см

е) Определяют групповой коэффициент использования по формуле:

К и.гр = ΣР см / ΣQ см (2.7)

где ΣР см - суммарная среднесменная активная мощность, кВт;

ΣQ см - суммарная среднесменная реактивная мощность, кВар

ж) Определяют модуль нагрузки по формуле:

где Р ном.max - активная номинальная мощность наибольшего приёмника в группе, кВт

Р ном.min - активная номинальная мощность наименьшего приёмника в группе, кВт

з) Определяют эффективное число приёмников по условию:

если m ≤ 3, n ≥ 4, то n э = n; при m> 3, К и.гр < 0,2, эффективное число приёмников определяют в следующем порядке:

) выбирается наибольший по мощности электроприёмник рассматриваемого узла

) выбираются электроприёмники, мощность каждого из которых равна или больше половины наибольшего по мощности электроприёмника

) подсчитывают их число n′ и их суммарную номинальную мощность Р′ ном

) определяют суммарную номинальную мощность всех рабочих электроприёмников рассматриваемого узла Р ном∑ и их число n

) находят n′ * и Р′ ном* :

′ * = n′ / n(2.9)

Р′ ном* = Р′ ном / Р ном∑ (2.10)

) по n′ * и Р′ ном* определяют n′ э* по графику

) находят n э:

n э = n′ э* · n (2.11)

и) Определяют, в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников, коэффициент максимума К м по графическим зависимостям или

к) Определяют расчётную активную мощность по формуле:

Р м = К м · ΣР см (2.12)

л) Определяют расчётную реактивную мощность по формуле:

если n э ≤ 10, то Q м = L м · ΣQ см (2.13)

если n э > 10, то Q м = ΣQ см (2.14)

где L м - коэффициент максимума реактивной мощности, L м = 1,1

м) Определяют полную расчётную нагрузку S м по формуле:

н) Определяем расчетный ток I по формуле:

где U - номинальное напряжение электроприёмников, кВ

Активная расчётная нагрузка освещения определяется по формуле:

Р р.о = К с · Р уст (2.17)

где К с - коэффициент спроса, К с = 0,8

по формуле (2.4):

Р уст = 28 · 0,4 = 11,2 кВт

Р р.о = 0,8 · 11,2 = 8,96 кВт

По формуле (2.3) находим: tgφ = 0,62

по формуле (2.6) находим расчётную реактивную осветительную нагрузку:

Q р.о = 8,96 · 0,62 = 5,6 кВАр

Полная нагрузка на шинах 0,38 кВ ТП определяется по формуле:

р = √ (P м∑ + Р р.о)² + (Q м∑ + Q р.о)² (2.18)

где P м∑ - суммарная силовая нагрузка на шинах 0,38 кВ ТП, кВт м∑ - суммарная реактивная нагрузка на шинах 0,38кВ ТП, кВАр

Результаты расчёта для всех узлов нагрузки сведены в табл. 2.2

Таблица 2.2

2.3 Компенсация реактивной мощности

Мощность компенсирующего устройства вычисляется по формуле:

ку = α · ΣР расч (tgφ ср.взв -tgφ с) (2.19)

где α - коэффициент, учитывающий возможность компенсации реактивной мощности естественными способами, α = 0,9

ΣР расч - суммарная расчётная активная нагрузка, кВт

tgφ с - коэффициент реактивной мощности, который необходимо достичь после компенсации реактивной мощности, по заданию: tgφ с = 0,45.

tgφ ср.взв - средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности, вычисляется по формуле:

(2.20)

где ΣQ расч - суммарная расчётная реактивная нагрузка

Полная расчётная нагрузка на шинах 0,38 кВ трансформаторной подстанции с учётом компенсации реактивной мощности вычисляется по формуле:

4 Выбор числа и мощности трансформаторов питающей подстанции

Так как электроприёмники производственного цеха относятся к потребителям 3 категории по требуемой степени надёжности электроснабжения, то на подстанции можно установить 1 трансформатор

В соответствии с нагрузкой намечаем 2 варианта мощности трансформаторов:

вар - 1 X 160 кВА

вар - 2 X 63 кВА

Покажем расчёт на примере 2 варианта

Проверяем трансформаторы по нормальному режиму. Находим

коэффициент загрузки трансформаторов:

(2.22)

где S нагр - полная мощность нагрузки, кВА- число устанавливаемых трансформаторов ном.тр - номинальная мощность одного трансформатора, кВ·А

Проверяем работу трансформаторов в аварийном режиме. Масляные трансформаторы допускают в аварийном режиме перегрузку на 40% 6 часов в сутки в течении 5-ти суток

При отключении одного трансформатора, второй с учётом допустит перегрузки:

4 · 63 = 88,2 кВА

Дефицит мощности составит:

1 - 88,2 = 26,9 кВА

но т.к. электроприёмники являются потребителями 3-ей категории по надёжности электроснабжения, то часть их можно на время аварии отключить

Проверяем работу трансформаторов по экономически целесообразному режиму

Определяем стоимость потерь энергии по формуле:

С n =С о ·N·T м [(ΔР х.х +К и.п ·I х.х ·)+К з 2 ·(ΔР к.з +К ип ·U к ·] (2.23)

где С о - стоимость одного кВт·ч, на текущий 2013г, С о = 0,81 тн/кВт·ч

Т м - число использования максимума нагрузки, ч

К и.п - Коэффициент изменения потерь, К и.п = 0,03 кВт/кВАр

ΔР х.х - потери мощности холостого хода, ΔР х.х = 0,24кВт х.х - ток холостого хода, I х.х = 2,8%

ΔР к.з - потери мощности короткого замыкания, ΔР к.з = 1,28кВт к - напряжение короткого замыкания, U к = 4,5%

Определяем капитальные затраты по формуле:

К = N · С тр (2.24)

где С тр - стоимость трансформатора, С тр = 31 тн

Находим амортизационные затраты С а:

С а = К а · К(2.25)

где К а - коэффициент учитывающий отчисления на амортизацию и эксплуатацию, для трансформаторов К а = 0,12

Находим суммарные ежегодные затраты:

С ∑ = С n + С а (2.26)

Для первого варианта результаты сведены в табл. 2.3

Таблица 2.3

Так как С ∑II > С ∑I и К II > К I , то выбираем I вариант - 1 X 160 кВА, как более экономичный

5 Выбор места расположения питающей подстанции

Место расположения ШР определяется по картограммам нагрузок в зависимости от мощности, запитанных от него электроприёмников.

Распределительные шкафы и цеховую трансформаторную подстанцию целесообразно устанавливать в центре электрических нагрузок (ЦЭН). Координаты ЦЭН определяют по формуле:

Х цэн = (2.27)

Y цэн =(2.28)

где Хi - координата i - го электроприёмника по оси абсцисс, м;- координата i - го электроприёмника по оси ординат, м;

Р ном.i - номинальная мощность i - го электроприёмника, кВт.

Расчёт покажем на примере ШР - 1:

Х цэн = = 26,1м цэн == 8,1м

Для остальных расчет аналогичный результаты сведены в таблице 2.4

Таблица 2.4

2.6 Расчёт сети 0,38 кВ

цех электроснабжение освещение трансформатор

Выбор аппаратов защиты

Выбор сечения проводника для отдельного электроприёмника покажем на примере токарного станка №13. Сечение питающего проводника выбираем по допустимому нагреву:

доп ≥ I р (2.29)

где I доп - допустимый ток проводника, определяется сечением

токоведущей жилы, ее материалом, количеством жил, типом изоляции и условиями прокладки, А

Расчётный ток определим по формуле:

р =(2.30) р =

данному току соответствует провод АПВ - 2,5 мм² с I доп = 19А

Проверяем выбранное сечение по допустимым потерям напряжения:

∆U доп ≥∆U р (2.31)

где ∆U доп - допустимые потери напряжения, ∆U доп = 5%

∆U р - расчётные потери напряжения, %

∆U р % = (2.32)

где L - длина проводника, км o - активное сопротивление 1км проводника, r o = 3,12Ом/км,

x o - реактивное сопротивление 1км проводника, x o = 3,12Ом/км,

т.к. ∆U р < ∆U доп, то сечение 2,5 мм² соответствует допустимым потерям напряжения. В качестве аппарата защиты выбираем предохранитель по следующим условиям:

U ном.пр > U ном (2.33) ном.пр > I р (2.34) пл.вс > I пик / α(2.35)

где U ном.пр - номинальное напряжение предохранителя, В ном.пр - номинальный ток предохранителя, А пл.вс - номинальный ток плавкой вставки, А пик - пиковый ток, А

α - коэффициент, учитывающий условия пуска, α = 2,5

пик = К п ∙ I р (2.36)

где К п - кратность пускового тока по отношению к току нормального режима

К п = 5 пик = 19∙5 = 95А ном.пр > 380В ном.пр > 19А пл.вс > 95/2,5 = 38А

Выбираем предохранитель ПН - 2, I ном = 100А I пл.вс = 40А

Проверяем выбранный провод на соответствие выбранному предохранителю по условию:

доп ≥ К з ∙ I з (2.37)

где К з - кратность допустимого тока проводника по отношению к току срабатывания аппарата защиты, К з = 1

I з - ток срабатывания защиты, А

т.к. 19 < 1 ∙ 40, то провод не соответствует аппарату защиты поэтому выбираем провод АПВ - 10мм 2 , I доп = 47А

Расчёт для группы электроприёмников покажем на примере ШР-1

В соответствии с формулой (2.30) I р = 67,82А. По условию (2.29) выбираем провод АПВ - 25мм 2 ;I доп = 80А

По формуле (2.32) находим:

∆U р % = 0,2%

Провод АПВ-25мм 2 соответствует допустимым потерям напряжения,

т.к. ∆U р =0,2% ≤ ∆U доп =5%

В качестве аппарата защиты устанавливаем предохранитель.

Находим пиковый ток:

пик = I р - К и ∙ I нб + I пуск. нб (2.38)

где I нб - номинальный ток наибольшего по мощности двигателя, питающегося от ШР-1 пуск.нб - пусковой ток наибольшего по мощности двигателя, питающегося от ШР-1

По формуле (2.30) находим I нб = 91А, по формуле (2.36) I пуск.нб = 455А пик = 67,82 - 0,13 · 91 + 455 = 511А

По условиям (2.33), (2.34), (2.35) выбираем предохранитель ПН-2 ном.пр =250А, I пл.вс = 250А

Проверяем предохранитель по селективности

Однолинейная схема ШР-1 дана на рис. 2.1

Рис.2.1 Однолинейная схема ШР-1

Предохранитель на вводе не селективен, поэтому выбираем предохранитель ПН-2 I ном.пр = 400А, I пл.вс = 350А

Проверяем выбранный провод на соответствие выбранному предохранителю по условию (2.37), т.к.67,82 ≤ 1 ∙ 350, то провод не соответствует аппарату защиты, поэтому выбираем кабель СБ 3·185 + 1·95 с I доп = 340А

С учётом допустимой перегрузки кабель соответствует выбранному предохранителю.

Для остальных электроприемников и шкафов распределительных расчёт аналогичен, результаты сведены в табл. 2.5

Таблица 2.5

2.7 Расчет сети напряжением выше 1 кВ

Определяем экономически целесообразное сечение по формуле:

F эк = (2.39)

где j эк - экономическая плотность тока, j эк = 1,7 А/мм 2

В соответствии с формулой (2.30): р = А эк = 9м

Выбираем ближайшее стандартное сечение - 10 мм²

Выбираем кабель ААБ-3х10 мм 2

Проверяем выбранный кабель на термическую стойкость к токам к.з

Термически устойчивое сечение к токам к.з определяется по формуле

m.y. = (2.40)

где I ∞ - установившееся значение периодической составляющей тока к.з ∞ = 2850А (см. разд. 2.8)

С - коэффициент, учитывающий разницу теплоты выделенной проводником дои после короткого замыкания, С = 95

t пр - фиктивное время, при котором установившийся ток к.з выделяет то же количество теплоты, что и действительный ток к.з. за действительное время

при tg = 0,15с, t пр = 0,2с, при β ’’ =2 т.y = 2850 · = 13

Кабель ААБ 3 х 10 термически устойчив к токам короткого замыкания

Окончательно выбираем кабель ААБ 3 х 10

2.8 Расчет токов короткого замыкания

Расчёт проводим в относительных единицах при базисных условиях. В соответствии с заданием и результатами проектирования составляем расчётную схему и схему замещения. Расчётная схема дана на рис.2.2, схема замещения на рис.2.3

Рис. 2.2 Расчетная схема Рис.2.3 Схема замещения

Примем, что базисная мощность Sб = 100МВА, базисное напряжение Uб = 6,3кВ

Сопротивление воздушной линии находится по формуле:

Х вл*б =(2.41)

где U ном.ср - среднее номинальное напряжение ступени, кВ

Х вл*б = 0,4 · 35 · 100/115² = 0,11Ом

Сопротивление трансформатора находится по формуле:

тр.б =* (2.42) тр.б =* = 4,2Ом

Определяем реактивное сопротивление кабельной линии по формуле (2.41):

Х кл*б = = 0,28 Ом

Находим активное сопротивление кабельной линии по формуле

(2.43) кл*б = = 7,97

Используя признаки параллельного и последовательного соединения сопротивлений, находим активное и индуктивное результирующие сопротивления:

Х рез*б = 0,11+2,1+0,28 =2,49 рез*б = 7,97

т.к= рез*б = 8,35

Определяем ток короткого замыкания по формуле:

где I б - базисный ток, кА

По формуле (2.14) находим базисный ток:

I б = = 9,16кА

I к.з. = = 1,1кА

Определяем ударный ток:

у = (2.45) у = 2,55 ∙ 1,1 = 2,81кА

Находим мощность короткого замыкания:

к.з. = (2.46) к.з. = = 11,98 МВА

9 Выбор оборудования подстанции

Выбор разъединителей производим по следующим условиям:

ном.р > U ном. (2.47) ном.р > I расч. (2.48) а. ≥ i y. (2.49)

I t ² ∙ t> I к 2 ∙ t пр (2.50)

где U ном.р - номинальное напряжение разъединителя

I ном.р - номинальный ток разъединителя а - амплитудное значение предварительного сквозного тока к.з t - предельный ток термической стойкости- время, в течении которого разъединитель выдерживает предельный ток термической стойкости

Номинальные данные разъединителя находим по

Выбор выключателя производим по следующим условиям:

ном.в = U ном (2.51) ном.в > I р (2.52) а. ≥ i y (2.53) t ² ∙ t > I к 2 ∙ t пр (2.54) отк > I к (2.55) отк ≥ S к (2.56)

где U ном.в - номинальное напряжение выключателя, кВ ном.в - номинальный ток выключателя, А отк - номинальный ток отключения выключателя, кА отк - мощность отключения выключателя, МВА

отк = ∙ I отк ∙ U ном.в (2.57)

Номинальные данные масляного выключателя находим . Результаты выбора представлены в табл. 2.6

Таблица 2.6

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ОХРАНА ТРУДА

1 Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ

Для безопасного проведения работ должны выполняться следующие организационные мероприятия:

назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ;

выдача наряда и распоряжения;

выдача разрешения на подготовку рабочих мест и на допуск;

подготовка рабочего места и допуск;

надзор при выполнении работы;

перевод на другое рабочее место;

оформление перерывов в работе и её окончание.

Все работы, как со снятием напряжения, так и без него вблизи или на токоведущих частях должны выполняться по наряду-допуску или по распоряжению, поскольку обеспечение их безопасного выполнения требует специальной подготовки рабочего места и выполнения определённых мер. Исключение составляют кратковременные и небольшие по объёму работы, выполняемые дежурным или оперативно-ремонтным персоналом в порядке текущей эксплуатации. Их продолжительность не должна превышать 1 ч.

Подготавливающим рабочее место и допускающим может быть один работник.

Нарядом является составленное на специальном бланке задание на безопасное производство работы, определяющее содержание работы, места, время её начала и окончания, необходимые меры безопасности, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность выполнения работы. Наряд может быть выдан на срок до 15 суток.

Распоряжение является заданием на безопасное производство работы, определяющее содержание работы, места, время, меры безопасности лиц, которым поручено её выполнение. Распоряжение может быть устным и письменным, оно имеет разовый характер. Работы продолжительностью до 1 ч разрешается выполнять по распоряжению ремонтному персоналу под надзором дежурного или лица из числа оперативно-ремонтного персонала, а также самому дежурному или оперативно-ремонтному персоналу. При этом старшее лицо, выполняющее работу или ведущее надзор, должно иметь квалификационную группу IV в электроустановках напряжением выше 1000 В. Если продолжительность этих работ свыше 1 ч или они требуют участия более трёх человек, то они оформляются нарядом.

Выдающий наряд, распоряжение устанавливает возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде мер безопасности, за качественный и количественный состав бригады и назначение ответственных лиц, а также за соответствие выполняемой работе групп по электробезопасности перечисленных в наряде работников. Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из административно-технического персонала предприятия и его структурных подразделений, имеющим группу V.

Руководитель работ отвечает за выполнение всех указанных в наряде мер безопасности и их достаточность, полноту и качество инструктажа бригады, проводимого допускающим и производителем работ, а также организацию безопасного ведения работы. Руководителями работ должны назначаться инженерно-технические работники с группой V.

Лицо, дающее разрешение на подготовку рабочих мест и на допуск, несёт ответственность за достаточность предусмотренных для работы мер по отключению и заземлению оборудования и возможность их осуществления, а также за координацию времени и места работы допускаемых бригад. Давать разрешение на подготовку рабочих мест и на допуск имеют право работники из дежурного персонала с группой IV в соответствии с должностными инструкциями, а также работники из административно-технического персонала, уполномоченные на это указанием по предприятию.

Лицо, подготавливающее рабочее место, отвечает за правильное и точное выполнение мер по подготовке рабочего места, указанных в наряде, а также требуемых по условиям работы (установка замков, плакатов, ограждений).

Подготавливать рабочие места имеют право дежурный или работники из оперативно-ремонтного персонала, допущенные к оперативным переключениям в данной электроустановке.

Допускающий отвечает за правильность и достаточность принятых мер безопасности и соответствие их мерам, указанным в наряде, характеру и месту работы, за правильный допуск к работе, а также за полноту и качество проводимого им инструктажа. Допускающий должен назначаться из дежурного или оперативно-ремонтного персонала. В электроустановках выше 1000В допускающий должен иметь группу IV. Производитель работ, выполняемых по наряду в электроустановках выше 1000В, должен иметь группу IV. Наблюдающий должен назначаться для надзора за бригадами работников, не имеющих права самостоятельно работать в электроустановках. Наблюдающими могут назначаться работники с группой III.

Каждый член бригады обязан выполнять правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок и инструктивные указания, полученные при допуске к работе и во время работы, а также требования местных инструкций по охране труда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проектировании ремонтно-механического цеха получены следующие результаты:

1. Выбран вариант схемы электроснабжения, разработана схема распределительной сети электроснабжения

2. В соответствии с силовой и осветительной нагрузками с учетом экономических показателей для электроснабжения производственного цеха необходимо установить на питающей подстанции 6/0,4кВ один трансформатор мощностью 160кВА

Силовые сети 0,38кВ целесообразно выполнить кабелем марки ААБ, проложенным по кабельным конструкциям, и проводом АПВ, проложенным в трубах в полу

В качестве аппарата защиты необходимо выбрать предохранители

5.Приведены организационно технические мероприятия по охране труда при проведении работ в электроустановках до 1 кВ

Результаты проектирования даны в таблице: