ЭСН и ЭО цеха обработки корпусных деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева

Инженерно-технический факультет

Кафедра энергетики и приборостроения

Курсовая работа

На тему: «ЭСН и ЭО цеха обработки корпусных деталей»

по дисциплине - «Электроснабжение промышленных предприятий»

Выполнил

Долганов И.И.

Научный руководитель старший преподаватель

Кашевкин А.А.

Петропавловск 2013

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

1.2 Перечень ЭО участка автоматизированного цеха

1.3 Безопасность

2. Расчетная часть

2.1 Категория надежности и выбор схемы электроснабжения

2.2 Расчет электрических нагрузок

2.3 Расчет мощности компенсирующих устройств

2.4 Выбор числа и мощности силового трансформатора

2.5 Расчет распределительной электрической сети

2.6 Расчет осветительной сети

2.7 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

2.8 Расчет токов короткого замыкания

2.9 Проверка элементов цеховой сети по токам короткого замыкания

Введение

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

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. СЭС промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Задача электроснабжения промышленного предприятия возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Электрические сети промышленных предприятий в сочетании с источниками и потребителями электроэнергии становятся заводскими электрическими системами, устройство и развитие которых, как подсистем, следует рассматривать в единой связи с развитием всей энергетической системы в целом.

Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют до 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Система электроснабжения промышленных предприятий, состоящая из сетей напряжением до 1 кВ и выше, трансформаторных и преобразовательных подстанций, служит для обеспечения требований производства путем подачи электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества в виде переменного тока, однофазного или трехфазного, при различных частотах и напряжениях, и постоянного тока.

СЭС промышленного предприятия является подсистемой энергосистемы, обеспечивающей комплексное электроснабжение промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей данного района. Энергосистема в свою очередь рассматривается как подсистема ЕЭС страны. Система электроснабжения предприятия является подсистемой технологической системы производства данного предприятия, которая предъявляет определенные требования к электроснабжению.

Стоимость электроэнергии, например в машиностроении, составляет только 2-3% себестоимости продукции, в энергоемких отраслях, таких как электролиз, электрометаллургия и др., - 20-35% себестоимости продукции. Перерывы в электроснабжении могут привести к значительным ущербам для народного хозяйства, а в некоторых случаях к авариям, связанным с человеческими жертвами и выходом из строя дорогостоящего оборудования.

Стоимость электрической части промышленного предприятий составляет в среднем 7% общей суммы капиталовложений в промышленность.

Каждое промышленное предприятие находиться в состоянии непрерывного развития: вводятся новые производственные площади, повышается использование существующего оборудования или старое оборудование заменяется новым, более производительным и мощным, изменяется технология и т.д. СЭС промышленного предприятия (от ввода до конечных приемников электроэнергии) должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологий, рост мощности предприятия и изменение производственных условий. Это отличает систему распределения электроэнергии на предприятиях от районных энергосистем, где процесс развития также имеет место, однако места потребления электроэнергии и формы её передачи более стабильны.

Для современных предприятий, особенно машиностроительных, характерна динамичность технологического процесса, связанная с непрерывным введением новых методов обработки, нового оборудования, переналадки его, а также непрерывного изменения и усовершенствования самой модели изделия. Поэтому следует стремиться к созданию предприятия, обладающего достаточной гибкостью, которая позволяет с наименьшими потерями осуществить перестройку производства при изменении программы или модернизации выпускаемых изделий, внедрении новейших технологических процессов и современного оборудования, а также при автоматизации производства.

Опыт строительства и освоения новых предприятий, показал, что не только планировка, но и конструкция зданий должна удовлетворять условиям гибкости технологического процесса; требуется, чтобы здания и подсобные помещения позволяли расширить производство без его перерыва, а переход от освоения одного изделия к освоению нового не требовал капитального переустройства. Требования гибкости предъявляются к строительной части предприятий, к технологическому и вспомогательному оборудованию, к системам электроснабжения, водоснабжения и т.д.

Как для создания высококачественного электропривода требуется совместная работа электрика и технолога-конструктора приводимой машины, так и для создания надлежащей СЭС предприятия требуется тщательная совместная работа проектировщиков-технологов, электриков и строителей. Тщательное изучение условий производства позволяет электрику при проектировании избежать перерасхода дефицитных электрооборудования и электроматериалов, а также обеспечить надежное экономичное электроснабжение, отвечающее условиям данного производства.

Основные задачи, решаемые при исследовании, проектировании, проектировании и эксплуатации СЭС промышленных предприятий, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок и требований к бесперебойности электроснабжения; рационального выбора числа и мощности трансформаторов, преобразователей тока и частоты, конструкций промышленных сетей, устройств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузок и подавления высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения. Все эти задачи непрерывно усложняются вследствие роста мощностей электроприемников, появления новых видов использования электроэнергии, новых технологических процессов и т.д.

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Цех обработки корпусных деталей (ЦОКД) предназначен для механических и антикоррозийной обработки изделий. Он содержит станочное отделение, гальванический и сварочный участки. Кроме того, имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.

Цех получает ЭСН от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,8 км, а от энергосистемы до ГПП - 16 км.

Низкое напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен - 2. Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН. Грунт в районе цеха - суглинок при температурой +5 єС. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 м каждый.

Размеры цеха А Ч В Ч Н = 48 Ч 30 Ч 8 м.

Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (РЭП) указана для одного электроприемника.

1.2 Перечень ЭО участка автоматизированного цеха

Таблица 1 Перечень ЭО участка автоматизированного цеха

№ на плане	Наименование ЭО	РЭП, кВт	Примечание
1…4	Сварочные аппараты	48	ПВ=60%
5…9	Гальванические ванны	30
10, 11	Вентиляторы	12
12, 13	Продольно-фрезерные станки	28
14, 15	Горизонтально-расточные станки	12,5
16, 24, 25	Агрегатно-расточные станки	12
17, 18	Плоскошлифовальные станки	14
19…23	Краны консольные поворотные	9,5	ПВ=25%
26	Токарно-шлифовальный станок	8,2
27…30	Радиально-сверлильные станки	4,8
31, 32	Алмазно-расточные станки	7

1.3 Безопасность

Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

При определении взрывоопасных зон принимается, что:

а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;

б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность;

в) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами.

Примечания: 1. Объемы взрывоопасных газов и паровоздушной смесей, а также время образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с «Указаниями по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности», утвержденными в установленном порядке.

Цех обработки корпусных деталей (ЦОКД) является электробезопасным, так как все электрооборудование заземлено и опасность поражения людей электротоком минимальна, то есть практически отсутствует. В цехе имеется специальное противопожарное оборудование:

пожарный щит;

ящик с песком;

огнетушители порошковые;

противопожарная сигнализация;

план эвакуации персонала из помещения;

настенные знаки направления движения и выхода.

2. Расчетная часть

2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы

Требования, предъявляемые к надежности электроснабжения от источников питания, определяются потребляемой мощностью объекта и его видом. Приемники электрической энергии в отношении обеспечения надежности электроснабжения разделяются на несколько категорий.

Потребители рассматриваемого цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

Электроприемники ІІ 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. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин.

Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников ІІ категории от одного трансформатора.

Для электроприемников ІІ 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.

Согласно ПУЭ, электроприемники ІІ категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения І и ІІ категорий.

Для электроприемников III 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 суток. Примером электроприемников второй категории в промышленных установках являются приемники прокатных цехов, основных цехов машиностроения, текстильной и целлюлознобумажной промышленности. Школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей и т.п. обычно относят к приемникам второй категории.

Третья категория - все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категорий. К этой категории относятся установки вспомогательного производства, склады неответственного назначения.



Рисунок 1 Схема электроснабжения цеха

2.2 Расчет электрических нагрузок

Определение электрических нагрузок производится с целью выбора числа и мощности трансформаторов, выбора кабелей и шинопроводов, проверки их по нагреву и потере напряжения, для расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора коммутационно-защитной аппаратуры и компенсирующих устройств.

Электроприемники приведены в таблице 1, а их технические характеристики в таблице 2.

Таблица 2 Технические характеристики электроприемников

№ЭП	Наименование ЭП	Рн, кВт	n	Kн	cos ц	tg ц
трехфазный ДР
5…9	Гальванические ванны	30	5	0,75	0,95	0,33
10,11	Вентиляторы	12	2	0,6	0,8	0,75
12,13	Продольно-фрезерные станки	28	2	0,14	0,5	1,73
14,15	Горизонтально-расточные станки	12,5	2	0,14	0,5	1,73
16, 24, 25	Агрегатно-расточные станки	12	3	0,16	0,6	1,33
17,18	Плоскошлифовальные станки	14	2	0,14	0,5	1,73
26	Токарно-шлифовальный станок	8,2	1	0,14	0,5	1,73
27…30	Радиально-сверлильные станки	4,8	4	0,14	0,5	1,73
31,32	Алмазно-расточные станки	7	2	0,17	0,65	1,17
трехфазный ПКР
1…4	Сварочные аппараты, ПВ=60%	48	4	0,2	0,6	1,33
19…23	Краны консольные поворотные, ПВ=25%	9,5	5	0,1	0,5	1,73
Осветительная установка
	Дуговые газоразрядные лампы	10Вт/м2	-	0,85	0,95	0,33

Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму:

Определим номинальную мощность для приемников повторно-кратковременного режима (ПКР), последнюю определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулой:

ЭП № 1,2,3,4 Сварочные аппараты (ПВ=60%):

ЭП № 19,20,21,22,23 Краны консольные поворотные (ПВ=25%):

Определяется методом удельной мощности нагрузка ОУ:

.

тогда

.

Расчет для РП1:

Колонки 1-7 заполняются из таблицы 2;

Сварочные аппараты, ПВ=60%

Определяются

;

результат заносится в колонку 9;

результат заносится в колонку 10;

результат заносится в колонку 11;

результат заносится в колонку 15;

результат заносится в колонку 16;

результат заносится в колонку 17.

Определяется ток на РУ, результат заносится в колонку 18;

Краны консольные поворотные, ПВ=25%

Расчет для ШМА1:

Колонки 1-7 заполняются из таблицы 2;

.

Определяются

;

результат заносится в колонку 9;

результат заносится в колонку 10;

результат заносится в колонку 11.

Определяется

;

результат заносится в колонку 12.

.

Определяется

;

результат заносится в колонку 13.

При nЭ<10, =1,1:



результат заносится в колонку 15;

результат заносится в колонку 16;

результат заносится в колонку 17.

.

Расчет для ШМА2:

Колонки 1-7 заполняются из таблицы 2;

.

Определяются

;

результат заносится в колонку 9;



результат заносится в колонку 10;

результат заносится в колонку 11.

Определяется

;

результат заносится в колонку 12.

.

Определяется

;

результат заносится в колонку 13.

При nЭ<10, =1,1:

результат заносится в колонку 15;

результат заносится в колонку 16;

результат заносится в колонку 17.

.

Расчет для ЩО:

Определяются

;

результат заносится в колонку 9;

результат заносится в колонку 10;

результат заносится в колонку 11.



Таблица 3 Сводная ведомость нагрузок по цеху

Наименование РУ и ЭП	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя за смену	Нагрузка максимальная
	РН, кВт	n	РНУ, кВт	КН	cosц	tgц	m	Рсм, кВт	Qсм, кВар	Sсм, кВА	nэ	Км	К1м	Рм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВА	Iм, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
РП 1 Сварочные аппараты, ПВ=60% Краны консольные поворотные, ПВ=25%	22,3 4,75	4 5	89,2 23,75	0,2 0,1	0,6 0,5	1,33 1,73		17,84 2,38	23,7 4,12	29,7 4,76				17,84 2,38	23,7 4,12	29,7 4,76	45,18 7,24
Всего по РП1			112,95	0,18	0,59	1,38		20,22	27,82	34,39				20,22	27,82	34,39	52,42
ШМА1 Гальванические ванны Вентиляторы Продольно-фрезерные станки Горизонтально-расточные станки Агрегатно-расточные станки Плоскошлифовальные станки Радиально-сверлильные станки Алмазно-расточные станки	30 12 28 12,5 12 14 4,8 7	3 1 1 1 1 1 2 1	90 12 28 12,5 12 14 9,6 7	0,75 0,6 0,14 0,14 0,16 0,14 0,14 0,17	0,95 0,8 0,5 0,5 0,6 0,5 0,5 0,65	0,33 0,75 1,73 1,73 1,33 1,73 1,73 1,17		67,5 7,2 3,92 1,75 1,92 1,96 1,344 1,19	22,28 5,4 6,78 3,03 2,55 3,39 2,33 1,39	71,1 9 7,83 3,5 3,19 3,92 2,69 1,83
Всего по ШМА1		11	185,1	0,47	0,84	0,54	>3	86,78	47,15	98,8	4	1,75	1,1	151,87	51,87	160,48	244,11
ШМА2 Гальванические ванны Вентиляторы Продольно-фрезерные станки Горизонтально-расточные станки Агрегатно-расточные станки Плоскошлифовальные станки Токарно-шлифовальный станок Радиально-сверлильные станки Алмазно-расточные станки	30 12 28 12,5 12 14 8,2 4,8 7	2 1 1 1 2 1 1 2 1	60 12 28 12,5 24 14 8,2 9,6 7	0,75 0,6 0,14 0,14 0,16 0,14 0,14 0,14 0,17	0,95 0,8 0,5 0,5 0,6 0,5 0,5 0,5 0,65	0,33 0,75 1,73 1,73 1,33 1,73 1,73 1,73 1,17		45 7,2 3,92 1,75 3,84 1,96 1,148 1,344 1,19	14,85 5,4 6,78 3,03 5,11 3,39 1,99 2,33 1,39	47,39 9 7,83 3,5 6,39 3,92 2,3 2,69 1,83
Всего по ШМА2		12	175,3	0,38	0,79	0,66	>3	67,35	44,27	80,6	5	1,85	1,1	124,6	48,7	133,8	204
ЩО ОУ с ГРЛ			14,4	0,85	0,95	0,33		12,24	4,04	12,89				12,24	4,04	12,89	19,6
Всего на ШНН								186,6	123,3	223,7				308,9	132,43	336

2.3 Расчет мощности компенсирующих устройств

На электрических станциях генераторы электрической энергии вырабатывают одновременно активную и реактивную мощности, передаваемые по электрической сети потребителям. Одна часть потребителей-электроприемников для своей работы потребляет из сети чисто активную мощность (электрические лампы накаливания, нагревательные приборы, печи сопротивления и т. п.). У этих электроприемников ток совпадает по фазе с приложенным напряжением. Другая их часть, с наличием в цепи индуктивного сопротивления, в процессе работы потребляет не только активную, но и реактивную мощность, необходимую для создания электромагнитных полей (электродвигатели, сварочные и силовые трансформаторы и т. д.), У этих электроприемников ток отстает от приложенного напряжения на некоторый угол ц, называемый углом сдвига фаз. Косинус этого угла (cos ц) называют коэффициентом мощности цепи.

Мероприятия по уменьшению потребления реактивной мощности электроприемниками.

Наибольшими потребителями реактивной мощности являются асинхронные электродвигатели, сварочные и силовые трансформаторы, индукционные печи, газоразрядные лампы и др. Примерно около 65% от общего баланса реактивной мощности, потребляемой промышленными предприятиями от энергосистем, приходится на асинхронные электродвигатели, 20% -- на трансформаторы.

Между значением реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электрических станций, включенных в систему, и значением реактивной мощности, потребляемой потребителями, должен существовать баланс. Нарушение этого баланса за счет увеличенного потребления реактивной мощности приводит к отрицательным последствиям. Поэтому очень важной задачей является резкое снижение потребления реактивной мощности, особенно в часы максимальных нагрузок системы и потребителя.

Снижение потребления реактивной мощности осуществляют двумя способами - естественным и искусственным (при помощи компенсирующих устройств КУ).

Для снижения потребления реактивной мощности электроприемниками естественным путем используется группа мероприятий, к числу которых относятся следующие:

упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;

замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности;

понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

ограничение продолжительности холостого хода двигателей;

применение синхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности в случаях, когда это возможно по условиям технологического процесса;

повышение качества ремонта двигателей;

замена и перестановка малозагруженных трансформаторов;

отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (в ночное время).

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения:

,

где расчетная мощность КУ, кВАр;

Рм - максимальная активная нагрузка, кВт;

- коэффициент, учитывающий повышение cos ц естественным способом, принимается = 0,9;

tg ц, tg цк -- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации;

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cos ц к = 0,92...0,95.

Таблица 4

Параметр			Рм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА
Всего на НН без КУ	0,83	0,66	308,9	132,43	336

Принимаем , тогда

По справочнику выбирается 2хУК2-0,38-50 со ступенчатым регулированием по 25квар,по одной на секцию.

Определяются фактические значения и после компенсации реактивной мощности:

,

где - стандартное значение мощности выбранного КУ, кВАр

Таблица 5 Сводная ведомость нагрузок на шинах трансформатора после компенсации

Параметр	cosц	tgц	РM, кВт	QM, кВАр	SM, кВА
Всего на НН без КУ	0,83	0,66	308,9	132,43	336
КУ				2х50
Всего на НН с КУ	0,965	0,27	308,9	32,43	310,6

2.4 Выбор числа и мощности силового трансформатора

На подстанциях всех напряжений, как правило, применяется не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности. В большинстве случаев это обеспечивает надежное питание потребителей и в то же время дает возможность применять простейшие блочные схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении, что резко упрощает их конструктивные решения и уменьшает стоимость. Резервирование осуществляется при помощи складского и передвижного резерва.

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6... 10 кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надежности, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15...20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении. Эти перемычки могут быть применены также для питания в периоды минимальных режимов при отключении части подстанций.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприемников относится к первой или второй категориям, которые не допускают перерыва в питании во время доставки и установки резервного трансформатора со склада, на что требуется не менее 3...4 ч.

Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также независимо от категории питаемых потребителей при неравномерном графике нагрузки, когда выгодно уменьшать число включенных трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течение суток или года.

Применение цеховых подстанций с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразно. Более двух трансформаторов на одной цеховой подстанции применяется в следующих случаях:

при наличии крупных сосредоточенных нагрузок;

при отсутствии места в цехе для рассредоточенного расположения подстанций по производственным условиям;

при раздельных трансформаторах для «силы» и «света», если установка этих трансформаторов целесообразна на одной подстанции;

при питании территориально совмещенных силовых нагрузок на различных напряжениях;

при необходимости выделения питания нагрузок с резкими, часто повторяющимися толчками, например крупных сварочных аппаратов и т. п.

Исполнение трансформаторов. На напряжении 6...10 кВ применяются масляные, совтоловые и сухие трансформаторы. Но преимущественное применение находят масляные трансформаторы. Применение совтоловых(совтол - негорючий диэлектрик) трансформаторов мощностью до 1000-1600 кВА целесообразно в тех случаях, когда по условиям среды нельзя устанавливать масляные трансформаторы и недопустима установка сухих негерметизированных трансформаторов.

При выборе этих трансформаторов необходимо учитывать их токсичность при наличии течи совтола, так как при этом выделяются вредные пары, длительное вдыхание которых вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и носа.

Трансформаторы силовые масляные ТМ.

Силовые масляные трехфазные двухобмоточные понижающие общепромышленного назначения трансформаторы ТМ мощностью от 25 до 2500 кВА предназначены для внутренней и наружной установки.Для увеличения поверхности охлаждения в трансформаторах ТМ-25…2500 с маслорасширителем, применяются гофрированные стенки, ТМ-1600-2500 - радиаторы.

Напряжение регулируется без возбуждения. Для этого трансформаторы оснащены высоковольтными переключателями, которые присоединяются к обмотке высокого напряжения и позволяют регулировать напряжение ступенями при отключенном от сети трансформаторе со стороны НН и ВН с диапазоном ±2 х 2.5 %.

Условия эксплуатации трансформаторов ТМ:

Высота над уровнем моря - до 1000 м.

Температура окружающего воздуха:

для умеренного климата: от -45°С до +40°С (исполнения «У»);

для холодного климата: от -60°С до +40°С (исполнения «ХЛ»).

Относительная влажность воздуха - не более 80% при t 25°С.

Трансформаторы не рассчитаны для работы:

во взрывоопасной и агрессивной среде (содержащей газы, испарения, пыль повышенной концентрации и т.п.);

при вибрации и тряске;

при частых включениях со стороны питания до 10 раз в сутки.

Конструкция трансформаторов

Баки трансформаторов ТМ 25-250 - овальной формы, а для мощностей 400 - 2500 кВА - прямоугольной. Для увеличения поверхности охлаждения в трансформаторах мощностью 100 - 2500 кВА применяются радиаторы.

Трансформаторы с гофрированными баками мощностью от 25 до

1600 кВА Для подъема бака и трансформатора в сборе используются крюки, расположенные под верхней рамой бака. На крышке бака имеется кран (пробка) для залива масла, внизу бака имеются пробка для спуска масла, кран (пробка) для взятия пробы, болт заземления.Активная часть состоит из магнитопровода, изготовленного из холоднокатаной электротехнической стали, обмоток и высоковольтного переключателя. Обмотки трансформаторов алюминиевые или медные.

Вводы ВН и НН наружной установки, съемные, изоляторы проходные фарфоровые. При токе ввода 1000 А и выше в верхней части токоведущего стержня крепится специальный контактный зажим с лопаткой, обеспечивающий подсоединение плоской шины. Вводы ВН и НН расположены на крышке.Маслорасширитель обеспечивает наличие масла при всех режимах работы трансформатора и колебаниях температуры окружающей среды.Воздухоосушитель для защиты масла от воздействия наружного воздуха заполнен сорбентом, который поглощает поступающую в трансформатор влагу.

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь:

;

;

.

.

Таблица 6

Параметр	cosц	tgц	РM, кВт	QM, кВАр	SM, кВА
Всего на НН без КУ	0,83	0,66	308,9	132,43	336
КУ				2х50
Всего на НН с КУ	0,965	0,27	308,9	32,43	310,6
Потери			6,21	31,06	31,67
Всего ВН с КУ			315,11	63,49	321,44

По справочнику выбирается 2хУК 2-0,38-50

КТП 2х250-10/0,4, с двумя трансформаторами ТМ 250-10/0,4;

; ; ;; ;

; ; .

.

2.5 Расчет распределительной электрической сети

Расчет силовой электрической сети.

Расчет сечения проводников силовой электрической сети производится по условию допустимого нагрева на основании значений номинального тока для отдельных потребителей и расчетного тока для группы потребителей. Выбор проводников осуществляется с учетом категории помещений по пожару, взрыву и окружающей среде, типа электроприемника и его мощности, условий прокладки.

Выбранные проводники должны быть проверены по условию допустимой потери напряжения при нормальной и пиковой нагрузке. Для проверки выбирается характерный участок электрической сети, наиболее удаленный от ТП с нагрузкой максимальной мощности.

Согласно ПУЭ РК проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

Результаты расчета и выбора проводников сводятся в таблицу 7.

Длительно допустимый ток в послеаварийном режиме определяется по формуле:

где P - расчетная мощность приемника, кВт;

номинальное напряжение, В;

коэффициент мощности приемника.

(1…4) Сварочные аппараты

(19…23) Краны консольные поворотные

(5…9) Гальванические ванны

(10,11) Вентиляторы

(12,13) Продольно-фрезерные станки

(14,15) Горизонтально-расточные станки



(16,24,25) Агрегатно-расточные станки

(17,18) Плоскошлифовальные станки

(26) Токарно-шлифовальный станок

(27…30) Радиально-сверлильные станки

(31,32) Алмазно-расточные станки

Таблица 7 Результаты выбора проводников цеховой электрической сети

Наименование участка, номер электроприемника	Тип, марка проводника, шинопровода	Расчетный ток нагрузки, А	Сечение проводников, мм2	Длительно допустимый ток, А	Способ прокладки
ШМА1	ШРА-73-250 У3	244,11	35*5	250	В кожухе
ШМА2	ШРА-73-250 У3	204	35*5	250	В кожухе
1…4	АВВГ 3*25	56,5	25	65	В трубе
5…9	АВВГ 3*16	48	16	55	В трубе
10,11	АВВГ 3*5	22,8	5	24	В трубе
12,13	АВВГ 3*50	85,18	50	105	В трубе
14,15	АВВГ 3*16	38,03	16	55	В трубе
16,24,25	АВВГ 3*8	30,42	8	32	В трубе
17,18	АВВГ 3*16	45,6	16	55	В трубе
19…23	АВВГ 3*2,5	14,45	2,5	16	В трубе
26	АВВГ 3*6	24,95	6	26	В трубе
27…30	АВВГ 3*2,5	14,6	2,5	16	В трубе
31,32	АВВГ 3*3	16,38	3	18	В трубе
РП1	ПР 85-3 001-21-У3	-	-	128	-
ЩО	ШОС4-25-44-У3	23,1	-	25	В кожухе

2.6 Расчет осветительной сети

Электроосвещение - важная часть электрики. На промышленных предприятиях 5-10% и более потребляемой энергии затрачивается на электрическое освещение. Рациональное освещение рабочих мест, производственных помещений и территорий предприятий способствует повышению производительности труда, качества работ, снижает вероятность производственных травм и имеет весьма важное гигиеническое значение.

В качестве источника света на промышленных предприятиях широко применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Простейший способ светотехнического расчета освещения - метод коэффициента использования. По этому методу потребный световой поток ламп в каждом светильнике Ф рассчитывается по формуле:

, (6)

где Е - заданная минимальная освещенность, лк;

k - коэффициент запаса;

S - освещаемая площадь, м2;

z - отношение средней освещенности к минимальной;

N - число светильников (как правило намечаемое до расчета);

з - коэффициент использования светового потока в долях единицы.

По найденному световому потоку Ф выбирают ближайшую стандартную лампу, поток которой не должен отличаться больше чем на -10…+20%. . Из рисунка видно, что количество светильников N =99.

Рисунок 1 Расположение светильников в цехе

Так как зрительная работа средней точности, то есть наименьший размер объекта различения 0,5-1 мм (разряд зрительной работы IVб), то по справочным данным выбираем Е=500 лк. Коэффициент использования светового потока з=0,64. Он также выбирается по справочным данным в зависимости от коэффициента отражения потолка 0,7, пола 0,5, а также индекса помещения, который рассчитывается по формуле:

,

где S - площадь помещения, м2;

h - высота помещения, м;

А и В - длина и ширина помещения соответственно, м.

При размещении светильников по квадратам прямоугольникам отношение средней освещенности к минимальной z=1,15. Коэффициент запаса для инструментальных цехов k=1,5. По формуле (6) вычисляется световой поток одной лампы:

Исходя из справочных, данных такой световой поток имеет лампа ДРЛ-400, характеристики которой представлены в таблице 4.

Таблица 4 Характеристики ДРЛ-400

Параметр	Значение параметра
Номинальный ток, мА	400
Габариты, мм	292Х122
Средняя продолжительность горения, ч	18000
Световой поток, лм	23500

2.7 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

В сетях и установках напряжением до 1 кВ возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением тока (сверхтоком), к которому приводят перегрузки, самозапуск электродвигателей, короткое замыкание. Эти ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей и оборудования, созданию ситуаций, опасных для персонала. Поэтому сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания.

Основными аппаратами защиты сетей напряжением 380-660 В являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели. От них требуется кратчайшее время отключения и обеспечение селективности.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи срабатывания расцепителей автоматических выключателей должны быть минимально возможными, но не приводящими к отключению цепи при пуске электродвигателей и кратковременных перегрузках.

Защитные аппараты устанавливают в начале каждой ветви сети, т.е. на каждой линии, отходящей от шин подстанции и силовых пунктов, на каждом ответвлении от линии, на трансформаторных вводах.

Предохранители применяют в основном для защиты электроустановок от токов короткого замыкания. Предохранитель представляет собой аппарат, содержащий плавкую вставку, калиброванную на определенный ток и выполненную из легкоплавких материалов. Плавкие вставки предохранителей выдерживают ток на 30-50% выше номинального в течение одного часа и более. При токе, превышающем номинальный ток плавких вставок на 60-100%, они плавятся. Для уменьшения времени перегорания плавкой вставки ее выполняют плоской с несколькими сужениями или виде параллельно соединенных проволок с напаянными на них оловянными шариками.

Линия Т1-ШНН, 1SF, линия без электродвигателей:

; (8.1)

; (8.2)

. (8.3)

По таблице 2.1.1[5,стр.39] выберем автоматический выключатель ВА 51-37: ; ; ; ; ; .

Линия Т2-ШНН, 2SF, линия без электродвигателей:

. (8.4)

Так как рассчитанное значение тока такое же, как и для 1SF, то выберем автоматический выключатель ВА 51-37.

Для (3SF) выберем автоматический выключатель ВА 51-37.

Линия ШНН - ШМА1, SF1, линия с группой электродвигателей:

;

;

. (8.5)

По таблице 2.1.1[5,стр.39] выберем автоматический выключатель ВА 51-37: ; ; ; ; ; .

Так как на ШМА1 количество электродвигателей более 5, а наибольшим по мощности является гальваническая ванна, то

; (8.6)

; (8.7)

; (8.8)

; (8.9)

. (8.10)

Принимаем .

Линия ШНН - ШМА2, SF8, линия с группой электродвигателей:

;

;

. (8.11)

По таблице 2.1.1[5,стр.39] выберем автоматический выключатель ВА 51-35:

; ; ; ; ; .

Так как на ШМА2 количество электродвигателей более 5, а наибольшим по мощности является гальваническая ванна, то

; (8.6)

; (8.7)

; (8.8)

; (8.9)

. (8.10)

Принимаем .

Линия ШНН - РП1, SF3, линия с группой электродвигателей:

;

;

. (8.17)

По таблице 2.1.1[5,стр.39] выберем автоматический выключатель ВА 51Г-31: ; ; ; ; ; .

; (8.18)

; (8.19)

; (8.20)

; (8.21)

. (8.22)

Принимаем.

Линия ШНН-ЩО, SF6, линия без электродвигателей:

;

;

. (8.29)

По таблице 2.1.1[5,стр.39] выберем автоматический выключатель ВА 51-25:

; ; ; ; ; .

Линия ШМА1-ЭД:

Гальваническая ванна:

; (8.30)

. (8.31)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПР2-200:

; ; .

Вентилятор :

; (8.32)

. (8.33)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-100:

; ; .

Продольно-фрезерный станок:

; (8.34)

. (8.35)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-350:

; ; .

Горизонтально-расточный станок:

; (8.36)

. (8.37)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПР2-200: ; ; . Агрегатно-расточный станок:

; (8.38)

. (8.39)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-100:

; ; . Плоскошлифовальный станок:

; (8.40)

. (8.41)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПР2-200: ; ; . Радиально-сверлильный станок:

; (8.42)

. (8.43)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-100:

; ; .

Алмазно-расточный станок:

; (8.44)

. (8.45)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-100:

; ; .

Линия ШМА2-ЭД:

Токарно-шлифовальный станок:

; (8.50)

. (8.51)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПН2-100:

; ; .

Остальные приемники такие же, как на ШМА1.

Линия РП1-ЭД:

Сварочный аппарат:

; (8.52)

. (8.53)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПР2-200:

; ; . Кран консольный поворотный:

; (8.54)

. (8.55)

По таблице 2.4 [5,стр.48] выберем плавкий предохранитель ПР2-60:

; ; .

Выбираем линии электроснабжения с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:

, (8.58)

где для взрыво- и пожароопасных помещений;

для нормальных (неопасных) помещений;

для предохранителей без тепловых реле в линии.

Линия ШНН - ШМА1:

. (8.59)

По таблице 1.3.5 [2] находим сечение токопроводящих жил и выбираем кабель марки АВВГ - 3150 с допустимым током .

Линия ШНН - ШМА2:

. (8.60)

По таблице 1.3.5 [2] находим сечение токопроводящих жил и выбираем кабель марки АВВГ - 395 с допустимым током .

Линия ШНН - РП1:

. (8.61)

По таблице 1.3.5 [2] находим сечение токопроводящих жил и выбираем кабель марки АВВГ - 316 с допустимым током .

Линия ШНН-ЩО:

. (8.63)

По таблице 1.3.5 [2] находим сечение токопроводящих жил и выбираем кабель марки АВВГ - 33 с допустимым током .

Для линии ШМА1-ЭД, ШМА2-ЭД, РП1-ЭД проводники выбираются из условия:

(8.64)

Щит освещения представлен как ШОС4-25-44-УЗ:

; ; ; .

Длительный ток в линии равен номинальному току щита. Ток плавкой вставки должен быль больше или равен длительному току, поэтому выбираем ближайшее стандартное значение .

. (8.65)

Выбираем провод марки ПРВД (гибкий с медной жилой, с резиновой изоляцией, двухжильный, скрученный, в ПВХ оболочке) применяемый в осветительных сетях сухих и сырых помещений с сечением жилы 1,5 мм2, .

Результат выбора всех линий электроснабжения и аппаратов защиты сведены в таблицу 8.1.

Таблица Сводная ведомость электроснабжения электроприемников

РУ	Электроприемники	Аппараты защиты	Линия ЭСН
тип	Наименование ЭП	№ п/п	n			тип			марка		L, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
РП1	Сварочные аппараты	1…4	4	48	62,82	ПР2	200	200	АВВГ 325	65	10
	Краны консольные поворотные	19…23	5	9,5	16,1	ПР2	45	60	АВВГ 33	18	40
ШМА1 ШРА-73-250 У3	Гальванические ванны	5…9	5	30	53,37	ПР2	160	200	АВВГ 316	55	23
	Вентиляторы	10,11	2	12	25,35	ПН2	80	100	АВВГ 36	26	18
	Продольно-фрезерные станки	12,13	2	28	94,6	ПН2	250	350	АВВГ 350	105	15
	Горизонтально-расточные станки	14,15	2	12,5	42,25	ПР2	125	200	АВВГ 316	55	15
	Агрегатно-расточные станки	16,24,25	3	12	33,8	ПН2	100	100	АВВГ 310	38	13
	Плоскошлифовальные станки	47,32	3	14	47,32	ПР2	160	200	АВВГ 316	55	15
	Радиально-сверлильные станки	27…30	4	4,8	16,22	ПН2	50	100	АВВГ 33	18	18
	Алмазно-расточные станки	31,32	2	7	18,2	ПН2	50	100	АВВГ 34	21	17
ШМА2 ШРА- 73-250 У3	Токарно-шлифовальный станок	26	1	8,2	27,7	ПН2	80	100	АВВГ 38	32	10

2.8 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания рассчитывают для тех точек сети, при коротком замыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях.

Особенность расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1 кВ заключается в том, что кроме индуктивных учитываются и активные сопротивления цепи короткого замыкания (воздушных и кабельных линий, обмоток силовых трансформаторов, шин, коммутационной аппаратуры и т.д.).

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, на которую наносят все данные, необходимые для расчета, и точки, в которых следует определить токи короткого замыкания. По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой все элементы представляют в виде индуктивных и активных сопротивлений, выраженных в относительных единицах или Омах.

Для расчета токов КЗ необходимо выбрать характерную линию. Обычно это линия с наиболее мощным или наиболее удаленным электроприемником.

Исходя из таблицы 8.1, таким приемником может быть №32 - алмазно-расточный станок.

Исходные данные для расчета токов КЗ:

Электроприемник №32- алмазно-расточный станок;

Pн = 7 кВт;

cos ц = 0,65;

tg ц = 1,17;

LВН = 0,8 км;

LКЛ1 = 4 м;

LКЛ2 = 28 м;

LШ = 43 м.

Требуется:

- Составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;

- Рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;

- Определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

Вычислим сопротивления элементов и нанесем их на схему замещения:

Для системы:

. (9.1)

Наружная ВЛ АС - 3х10/1,8; Iдоп = 84 А;

;

; (9.2)

; (9.3)

. (9.4)

Приведем сопротивления к НН:

; (9.5)

. (9.6)

Рисунок 9 Схема элект...