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 1 кВ 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 мало вероятно. В следствии 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 эксплутации выбирается магистральная схема питания.

Расположение основного оборудования показано на схеме (рис.1).

При проектировании сети электроснабжения крупных потребителей, в число которых входят также и отдельные цеха предприятий, важно учитывать достаточно много условий. Исходные данные для проектирования зависят от многих факторов, начиная от специализации предприятия и заканчивая географическим положением, поскольку нужно учитывать не только мощность, потребляемую оборудованием, но и расходы на освещение и теплоснабжение. Грамотно и рационально выполненный проект электроснабжения цеха существенно влияет на надежность работы установленного оборудования при минимально допустимом потреблении электроэнергии. Электроснабжение предприятия должно обеспечивать безопасные условия труда и не иметь вредного влияния на окружающую среду.

Наиболее сложный и трудоемкий этап проектирования внутреннего электроснабжения - это определение и расчет потребляемой мощности нагрузки. В основе расчета лежат данные, как по паспортной потребляемой мощности оборудования, так и режимы его работы. Учитываются все факторы, включая реактивную мощность, требующую компенсации при помощи специального оборудования – компенсаторов реактивной мощности для обеспечения равномерной нагрузки трехфазной сети.

Отдельной графой в определении мощности идет расчет системы освещения цеха, позволяющий выбрать и оптимизировать расположение и типы светильников, в зависимости от требований к освещенности различных участков. Наличие или отсутствие центрального отопления может потребовать введение в число потребителей сезонное подключение систем электроотопления.

Большинство цехов промышленного предприятия требуют проектирования систем вентиляции.

Указанные условия показывают, насколько может быть трудоемким расчет системы электроснабжения на первом этапе проектирования, особенно, если речь идет об электропитании цеха нестандартного оборудования.

На втором этапе проектирования, используя данные первого этапа и масштабный план размещения оборудования, выбирается тип распределительной сети. При этом, необходимо учитывать такие факторы:

• Расположение приемников электроэнергии на территории цеха;
• Степень ответственности приемников (требования к надежности электропитания);
• Режим работы.

От выбранной схемы распределительной сети зависит расход материалов линий электропередач, расположение трансформаторных подстанций, распределительных щитов.

Используются такие виды распределительных сетей:

• Радиальные схемы;
• Магистральные;
• Комбинированные.

При радиальной схеме каждый приемник питается от отдельной линии, проложенной от распределительного щита. Такой вид сетей используется для подключения мощных приемников, расположенных на достаточном удалении один от другого, а подстанция находится вблизи геометрического центра нагрузки.

Магистральная схема характеризуется тем, что применяется при сосредоточенной нагрузке, когда приемники энергии сгруппированы последовательно и на небольшом расстоянии друг от друга. В таком случае они подключаются к единой магистрали, проложенной от трансформаторной подстанции или распределительного щита.

К комбинированной относится магистральная схема с сосредоточенными нагрузками, когда от распределительно щита отходит несколько магистралей, каждая для своей группы нагрузок. Комбинированной сетью можно назвать и такое построение радиальной, когда мощные потребители получают питание непосредственно от питающей подстанции, а менее мощные объединены в группы и получают питание от распределительных щитов.

Именно комбинированные сети получили наибольшее распространение, так как они позволяют наиболее оптимально использовать материальные ресурсы без снижения надежности. На данном этапе также учитываются требования приемников к надежности питания и закладываются схемы резервирования подачи электроэнергии.

Третий этап разработки проекта основывается на двух предыдущих и предполагает расчет необходимого количества, мощности распределительных устройств, подстанций, компенсаторов реактивной мощности.

Расчет мощности приемников электрической энергии

Мощность нагрузки на питающую сеть во многом зависит от вида производства. К примеру, оборудование цеха металлорежущих станков комбината металлообработки при одинаковом количестве устройств, потребляет гораздо большую мощность, чем станки цеха обработки древесины. Таким образом, электроснабжение механического цеха тяжелого машиностроения требует более строгого подхода в отношении выбора количества и мощности преобразовательных подстанций и линий электропередач.

При проектировании следует учитывать суточный график работы потребителей, и в основе расчетов должна лежать средняя потребляемая мощность в часы максимальной нагрузки. Если в расчет брать суммарную мощность потребителей, то большую часть времени трансформаторы подстанции будут работать в недогруженном режиме, что приведет к лишним финансовым затратам на обслуживание питающего оборудования.

Считается, что оптимальный режим работы трансформатора должен составлять работу на 65 – 70% от номинальной мощности.

Требуемое сечение линий электропитания также выбирается с учетом средней потребляемой мощности, поскольку приходится учитывать допустимую плотность тока, нагрев и потери мощности.

Точно также на данном этапе должны учитываться характеристики потребления реактивной составляющей мощности, для рационального использования компенсаторов. Неправильное размещение и параметры компенсаторов приведут к перерасходу энергии, неправильному учету, а, главное, к увеличенным потерям и нагрузке на линии электропередач.

Данная задача ставится в первую очередь там, где в наличии имеется много мощных потребителей с индуктивной нагрузкой. Самым распространенным примером являются асинхронные двигатели, которые входят в большинство станочного оборудования.

Второй этап проектирования

Выбор типа распределительной сети частично определяется характеристикой оборудования по категорийности приемников. Различают три категории по требованиям к надежности электропитания:

1. Первая категория – перерыв в подаче питания приводит к угрозе безопасности, авариям, полному срыву технологического процесса. К данной категории относятся большое количество оборудования машиностроительного и металлообрабатывающего профиля, а также предприятия серийного производства на основе конвейера, например, машиностроительного профиля.
2. Вторая категория – нарушение производственного цикла, перебои в выпуске продукции, не приводящие к серьезным экономическим последствиям. Большинство производств относятся именно к этой категории. Здесь можно указать оборудование ремонтно - механического цеха (РМЦ).
3. К третьей категории относятся потребители с более щадящими требованиями к электропитанию, чем первых двух категорий. Сюда можно отнести большинство производственного оборудования швейного цеха, и некоторые цеха металлоизделий.

Оборудование, относящееся к первой категории, требует выполнять проектирование электроснабжения с учетом взаимного резервирования нескольких (обычно двух) источников внешнего электрического снабжения.

Оптимальное сочетание надежности электроснабжения при минимальных затратах достигается правильным выбором системы электроснабжения в соответствии с категорийностью оборудования и расположением оборудования на площади производственного цеха.

В большинстве случаев наиболее рациональной является комбинированная магистральная схема с сосредоточенными нагрузками. Оборудование кузнечного цеха или сварочного цеха имеет свои особенности по энергопотреблению и требует прокладки отдельных питающих магистралей, а электроснабжение участка механосборочного цеха, напротив, вполне возможно выполнить по магистральной схеме. И когда в цехе установлено несколько поточных линий, то без нескольких магистралей питания не обойтись. То же необходимо учитывать, когда выполняется расчет электроснабжения инструментального цеха.

Отдельные линии питания закладываются на систему освещения и вентиляции, будь то электропроект деревообрабатывающего комбината или проект электрики авиазавода авиационного предприятия.

Заключительный этап

На основании данных предыдущих расчетов составляется электротехнический проект, состоящий из нескольких комплектов документов. Вначале разрабатывается рабочий проект, который в процессе выполнения работ может корректироваться в зависимости от местных условий и в конце работ будет отличаться от расчетного. Одним из основных документов при проектировании электроснабжения является однолинейная схема электроснабжения цеха. Чертеж однолинейной схемы позволяет быстро сориентироваться в тонкостях и особенностях электроснабжения цеха.

Подведем итоги

Проектирование системы электроснабжения отдельного цеха или целого завода является одним из самых ответственных мероприятий, выполнение которых возможно только специализированными организациями, имеющими право на такие работы. Не имеет смысла терять время на разработку проекта самостоятельно. Как бы он не был выполнен грамотно и точно, он все равно не получит согласования в организациях энергосбыта. Заказав типовой проект схемы внутрицехового электроснабжения до 1000 в или более у лицензированной организации, можно не беспокоится о безопасности и законности всех мероприятий по строительству и работе электрооборудования. Готовый проект будет иметь все необходимые допуски и согласования, начиная от эскиза и заканчивая полностью скорректированной документацией при сдаче объекта в эксплуатацию.

Заказать проект можно в компании «Мега.ру». На сайте компании имеется множество статей, раскрывающих суть и тонкости проектирования, с примерами проектов. Особое внимание следует обратить на статью , где подробным образом разъясняется, какие существуют стадии выполнения проекта электрики.

Но все же, гораздо больше интересующей информации можно получить, обратившись за консультацией непосредственно в компанию. В разделе указано, как можно связаться с нашими специалистами и получить ответы на все вопросы.

ФГОУ СПО Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

Введение.

Краткая характеристика проектируемого объекта.

Разработка схемы электроснабжения объекта.

Определение расчетных силовых нагрузок.

Расчет и выбор питающих и распределительных линий.

5.1 Выбор питающих линий.

5.2 Выбор распределительных линий.

Расчет защиты.

6.1 Расчет и выбор защиты питающих линий.

6.2 Расчет и выбор защиты распределительных линий.

Выбор места и типа силовых и распределительных пунктов.

Выбор компенсирующих устройств.

Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП.

Расчет тока короткого замыкания.

10.1 Расчет токов короткого трехфазного замыкания.

10.2 Расчет токов короткого однофазного замыкания.

Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания.

Список литературы.

Введение

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.

В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

по производству электроэнергии - электрические станции; по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии - электрические сети и подстанции;

по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуется в электрическую энергию.

В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.

Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

Совокупность электрических станций, линий электропередачи подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической энергии, называется энергетической системой.

Электрические сети подразделяются по следующим признакам:

1) Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ - низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого напряжения.

2) Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.

Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.

3) Назначение. По характеру потребителей и от назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности.

Кроме того, имеются районные сети, Сети межсистемных связей и др.

Раздел 1

Краткая характеристика проектируемого объекта

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: 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 ЭНС от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,9 км, а от энергосистемы (ЭНС) до ГПП - 14 км. Напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ.

Количество рабочих смен - 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭНС. Грунт в районе РМЦ - чернозем с температурой +20 С. Каркас

здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м. каждый.

Размеры цеха

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане.

Таблица 1 Перечень ЭО ремонтно-механического цеха.

Раздел 2

Разработка схемы электроснабжения объекта

Для распределения электрической энергии внутри цехов промышленных предприятий служат электрические сети напряжением до 1000В.

Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ЭП, ТП и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.

Питание ЭП цеха обычно осуществляется от цеховой подстанции ТП или ТП соседнего цеха.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающие сети отходят от центрального распределительного щита цеховой ТП к силовым распределительным шкафах СП, к распределительным шинопроводам ШРА или к отдельным крупным ЭП. В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме БТМ ("Блок - трансформатор - магистраль").

Распределительные сети - это сети, идущие от силовых распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к ЭП. При этом ЭП подсоединяется к распределительным устройствам отдельной линией. Допускается подсоединять одной линией до 3-4 ЭП мощностью до ЗкВ, соединенные в цепочку.

По своей структуре схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальные схемы с использованием СП применяются при наличии сосредоточенных нагрузок с неравномерным их расположением по площади цеха, а также во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и пыльной средой. Они обладают высокой надежностью и применяются для питания ЭП любых категорий. Сети выполняются кабелями или изолированными проводами.

Магистральные схемы целесообразно применять для питания нагрузок распределительных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания групп ЭП принадлежащих одной технологической линии. Схемы выполняются шинопроводами или кабелями. При нормальной среде для построения магистральных сетей можно использовать комплексные шинопроводы.

Для питания ЭП проектируемого цеха применяем трехфазную четырехпроходную сеть напряжением 380/220В частоты 50Гц. Питание электрооборудования будет осуществляться от цеховой ТП. Т.к. потребители по надежности электроснабжения относятся к 2 и 3 категории, то на ТП устанавливаем 1 трансформатор и предусматриваем низковольтную резервную перемычку от ТП соседнего цеха.

Существуют следующие схемы электроснабжения: радиальные, магистральные и смешанные.

Радиальная схема проста, надёжна и в большинстве случаев позволяет использовать упрощенные схемы первичных коммутаций подстанций нижнего уровня. При аварийном отключении радиальной схемы на потребителях это не отразится. Недостатками радиальной схемы является высокая стоимость по сравнению с магистральной схемой и большой расход коммутационной аппаратуры.

Преимуществами магистральной схемы (рисунок 2.1) являются лучшая загрузка магистральной линии по току, меньшее число коммутационных аппаратов, уменьшенный расход цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. Недостатком такой схемы является сложная схема первичной коммутации подстанций нижнего уровня и низкая надёжность.

Смешанная схема сочетает в себе элементы радиальной и магистральной схемы.

Наиболее приемлемой схемой электроснабжения в данном случае является смешанная схема (рисунок 2.2), так как она сочетает в себе преимущества радиальной и магистральной схемы и соответствует требованиям, предъявляемым к надёжности электроснабжения и условиям окружающей среды.

Рисунок 2.1 Магистральная схема питания электроприёмников

Рисунок 2.2 Схема смешанного питания потребителей в системе внутреннего электроснабжения цеха

Описание выбранной схемы электроснабжения

Электроснабжение цеха осуществляется от цеховой трансформаторной подстанции, расположенной на территории цеха, которая получает питание от главной понизительной подстанции. От цеховой трансформаторной подстанции электроэнергия поступает на распределительные шкафы. Распределительные шкафы, в свою очередь, питают силовое оборудование цеха: от ШР1 получает питание закалочная установка 1-100/3 общей мощностью 86 кВт; от ШР2- трубоотрезной станок и станок точильный двухсторонний общей мощностью 26,3 кВт; от ШР3 - токарно-винторезный станок 1М63М и балансировочный станок общей мощностью 59,96 кВт; от ШР4 - шлифмашинка пневматическая, пресс гидравлический, поперечно- строгальный станок общей мощностью 57,76кВт.

Данная схема содержит: масляные выключатели, шинопроводы, разъединители, разрядники, силовые трансформаторы, предохранители.

Масляные выключатели предназначены, для замыкания и размыкания цепи под нагрузкой и для гашения электрической дуги.

Выключатели предназначены для замыкания и размыкания цепи.

Разъединителями называют электрические аппараты, предназначенные для создания видимых разрывов электрических цепей с целью обеспечения безопасности людей, осматривающих и ремонтирующих оборудование электрических установок высокого напряжения или линии электропередачи.

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: