Схема електропостачання виробничого цеху деревообробного комбінату "Дніпровуд"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Електрифікація народного господарства України становить основу будівництва економіки і розвитку продуктивних сил держави. Вона забезпечує виконання завдань широкої комплектації, механізації та автоматизації виробничих процесів, що дозволяє підсилювати темпи росту продуктивності праці, покращити якість продукції і полегшити умови праці.

Сучасний стан енергозабезпечення в Україні характеризується гострою нестачею джерел енергії та низькою ефективністю їх використання. Усе це вимагає проведення як активної енергозберігаючої політики органами державного управління, так і дотримання всіма головних вимог енергозбереження та ресурсозбереження. В цьому зв'язку, важливим є питання розробки такої конструктивної електричної схеми електропостачання, яка б відповідала хоча б таким вимогам сучасності, як економічність, надійність, проста в експлуатації.

У зв'язку із прискоренням науково-технологічного прогресу споживання електроенергії в промисловості значно збільшилося завдяки створенню гнучких автоматизованих виробництв. Що стосується енергетичної політики України, то передбачається [1, с. 34] подальший розвиток енергозберігаючих програм, таких як:

- економія енергетичних ресурсів повинна здійснюватися шляхом переходу на енергозберігаючі технології виробництва;

- удосконалювання енергетичного устаткування, реконструкції застарілого обладнання;

- скорочення всіх видів енергетичних втрат і підвищення рівня використання вторинних енергетичних ресурсів.

На даний час деревообробний комплекс переживає досить складний період, оскільки за площею лісів та запасами деревини Україна є державою з дефіцитом лісових ресурсів. Ліси займають більш як 15,7 відсотків території України (9,58 мільйона гектарів) і розташовані в основному на півночі (Полісся) та заході (Карпати). Оптимальним, за європейськими рекомендаціями, є покажчик лісистості 20 відсотків, для досягнення якого необхідно створити більше 2 мільйонів гектарів нових лісів. А оскільки цього не відбувається, то спостерігається така ситуація, як підвищення вартості основного виробничого ресурсу, без якого неможливе існування самого деревообробного комплексу. В зв'язку з цим застосовують різні методи зменшення собівартості матеріалів з деревини, зокрема, модернізацію схеми електропостачання і використання у виробничому процесі новітніх технологій. Тому головною задачею дипломного проекту є електропостачання виробничого цеху товариства "Дніпровуд" з розробкою заходів енергозбереження.

Об'єктом дослідження є виробничий цех.

Предметом дослідження є схема електропостачання виробничого цеху деревообробного комбінату.

Метою дипломної роботи є розробка схеми електропостачання цеху деревообробного комбінату з розробкою заходів енергозбереження.

Поставлена мета передбачає рішення наступних завдань:

- аналіз нормативних документів щодо електропостачання об'єктів в галузі;

- розрахунок характеристик електричного устаткування цеху;

- проектування схеми електропостачання;

- розробка заходів енергозбереження;

- розробка заходів щодо охорони праці та техніки безпеки;

- узагальнення результатів у вигляді висновків.

електрообладнання потужність трансформатор енергозбереження

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЧОГО ЦЕХУ ТОВАРИСТВА "ДНІПРОВУД" ТА ВИБІР НАПРУГИ ДЛЯ ЖИВЛЕННЯ ЙОГО ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

1.1 Характеристика виробничого цеху товариства"Дніпровуд"

Закрите акціонерне товариство "Дніпровуд" призначене для переробки пиломатеріалів, розкрою листових матеріалів, склеювання заготовок з деревини, форматної обробки щитових деталей з метою одержання елементів підлоги, столярного щита та виготовлення столярних виробів. Воно знаходиться за адресою: Житомирська область, м. Бердичів, вул. Піонтківського 2, а і займає площу 7,8 гектарів, на якій розташовані такі будівлі:

- оздоблювально-складальний корпус загальною площею 7878 квадратних метрів;

- склад готової продукції, який має загальну площу 941,4 квадратних метрів;

- склад готової продукції загальною площею 3628,8 квадратних метрів;

- будівля фільтрів мокрого очищення, яка займає площу 98,6 квадратних метрів;

- адміністративно-побутова будівля з підвальним приміщенням загальною площею 3199,6 квадратних метрів;

- склад матеріалів, який має загальну площу 1279,3 квадратних метрів;

- склад паливно-мастильних матеріалів, загальною площею 402,3 квадратних метрів;

- пожежна будівля, загальною площею 350 квадратних метрів;

- приміщення прохідної загальною площею 32,2 квадратних метрів;

- виробничий корпус, загальною площею 5000 квадратних метрів.

Розглянемо основні характеристики споживачів електроенергії промислових підприємств та електрообладнання виробничого корпусу.

1.2 Характеристика споживачів електроенергії промислових підприємств

Споживачі електроенергії промислових підприємств поділяються на наступні групи [2, c. 124]:

- споживачі трьохфазного струму напругою до 1000 В, частотою 50 Гц;

- споживачі трьохфазного струму напругою вище 1000 В, частотою 50 Гц;

- споживачі однофазного струму напругою до 1000 В, частотою 50 Гц;

- споживачі, які працюють з частотою відмінною від 50 Гц, їхнє живлення здійснюється від перетворюючих підстанцій і установок;

- споживачі постійного струму, які живляться від перетворюючих підстанцій і установок.

Для правильної побудови системи промислового електропостачання всіх споживачів перерахованих вище груп необхідно вияснити:

- вимоги, які обумовлені діючими Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ) щодо надійності живлення споживачів;

- режим роботи (тривалий, короткочасний, повторно-короткочасний);

- місця розташування споживачів електроенергії, (стаціонарні чи пересувні).

В даний час електропостачання промислових підприємств здійснюється на змінному струмі. Для живлення групи споживачів постійного струму споруджуються перетворюючі підстанції, на яких встановлюються такі перетворюючі агрегати:

- напівпровідникові випрямлячі;

- ртутні випрямлячі;

- двигуни-генератори;

- механічні випрямлячі.

Згідно ПУЕ електротехнічні установки, які виробляють, перетворюють, розподіляють і споживають електроенергію діляться на електроустановки напругою до 1000 В і електроустановки напругою більше 1000 В.

Електротехнічні установки напругою до 1000 В виконуються як з глухо-заземленою, так і з ізольованою нейтраллю, а установки постійного струму - з глухо-заземленою і ізольованою нульовою точкою.

Електричні установки з ізольованою нейтраллю слід застосовувати для підвищення надійності живлення систем промислового електропостачання (торфові розробки, вугільні шахти та ін.) при умові, що в цьому випадку забезпечується контроль ізоляції мережі і цілість пробивних запобіжників, швидке виявлення персоналом замикань на землю і швидке усунення їх або автоматичне відключення ділянок з замиканням на землю.

В чотирьохпровідних мережах змінного струму, або трьохпровідних мережах постійного струму для установок без підвищеної небезпеки глухе заземлення нейтралі обов'язкове.

Електричні установки напругою більше 1000 В поділяються на пристрої [2, c. 47]:

- з ізольованою нейтраллю (напругою до 35 кВ);

- з нейтраллю, яка вмикається на землю через індуктивний опір для компенсації ємнісних струмів (напругою до 35 кВ і рідко 110 кВ);

- з глухо-заземленою нейтраллю (напругою 110 кВ і вище).

Крім цього, всі ці установки поділяються на пристрої з малими струмами замикання на землю (до 500 А) і пристрої з великими струмами замикання на землю (більше 500 А).

За частотою використовуваного струму споживачі електроенергії діляться [2, c. 48] на споживачі:

- промислової частоти (50 Гц);

- високої частоти (понад 10 кГц);

- підвищеної частоти (до 10 кГц);

- пониженої частоти (менше 50 Гц).

Розрізняють [2, c. 76] три характерні групи споживачів:

- споживачі, що працюють в режимі з тривалим або таким, що мало змінюється навантаженням. В цьому режимі електрична машина або апарат може працювати тривалий час без перевищення температури окремих частин машини або апарата вище допустимої. До таких споживачів відносяться електродвигуни компресорів, насосів, вентиляторів та ін.;

- споживачі, що працюють в режимі короткочасних навантажень. В цьому режимі робочий період машини або апарата не настільки тривалий, щоби температура окремих частин машини або апарата могла досягнути допустимого значення. Період зупинки машини або апарата настільки тривалий, що машина практично встигає охолонути до температури навколишнього середовища. Прикладом цієї групи споживачів є електродвигуни електроприводів допоміжних механізмів металорізальних верстатів (механізми підняття поперечини, затискання колон, двигуна швидкого переміщення супорту та ін.);

- споживачі, які працюють в режимі повторно-короткочасного навантаження. В цьому режимі короткочасні робочі періоди машини або апарату чергуються з короткочасними періодами відмикання. Приладом цієї групи споживачів є електродвигуни кранів, зварювальні апарати та ін.

Для перерахованих вище режимів роботи споживачів у відповідності з вимогами Державних стандартів України (ДСТУ), електропромисловість випускає електродвигуни розраховані на вказані умови роботи.

До загальнопромислових установок відносяться вентилятори, насоси, компресори, верстати і т. п. В них застосовуються асинхронні і синхронні двигуни трифазного змінного струму частотою 50 Гц напругою від 127 В до 10 кВ, а там, де необхідно регулювати продуктивність, - двигуни постійного струму. Діапазон їх потужностей змінюється від декількох кіловат (електродвигуни пилорами, і т. п.) до десятків мегават (преси, комплексні верстати). Основним агрегатам (верстатам, вентиляторам і т. п.) властивий тривалий режим роботи. Електродвигуни засувок, затворів і т. п. працюють в короткочасному режимі.

На промислових підприємствах переважає електричний привід виробничих механізмів. Залежно від технологічних особливостей механізму або агрегату, використовуються всі види двигунів змінного і постійного струму, потужністю від декількох кіловат до декількох мегават, на номінальні напруги до 10 кВ.

В досліджуваному товаристві, споживачі електричної енергії за видом перетворення енергії розділяються на електричні приводи і електроосвітлювальні установки. Електроприводи займають основне місце щодо споживання електричної енергії. Всі вони працюють в короткочасному, тривалому та повторно короткочасному режимах роботи. Велика різноманітність двигунів встановлена на різноманітних верстатах. Потужність двигунів коливається від 5,5 до 37 кВт. Їх коефіцієнти використання коливаються від [2, с. 44] 0,14 до 0,17.

1.3 Аналіз складу електрообладнання виробничого цеху

Досліджуване товариство для виготовлення продукції використовує таке електрообладнання:

- верстат для поперечного оброблювання деталей;

- верстат для повздовжнього розпилювання;

- верстат чотирьохсторонній;

- верстат для шліфування;

- верстат багатопильний;

- верстат вертикальний;

- верстат фуговальний;

- верстат рейсмусовий;

- верстат фрезерний.

Також у виробництві використовуються лінії пакування, оздоблювання і форматної обробки деталей та прес для склеювання деталей.

До складу електрообладнання виробничого цеху входять:

- верстат багатопильний марки "Пауль";

- лінія форматної обробки марки "Унімат";

- лінія для вирізання сучків марки "Оптікат-304";

- верстат для шліфування марки "Гріджіо";

- лінія для з'єднання деталей по довжині марки "Ультра";

- прес для склеювання рейок марки "Дефу";

- верстат розпилювання дошки на ламель марки "Нєва";

- лінія форматної обробки марки "Гідромат".

Вище перераховане деревообробне обладнання комплектується різними сучасними модифікаціями для забезпечення технологічного процесу.

1.4 Аналіз категорій споживачів електричної енергії

Надійність є одним з основних показників роботи електропостачальної системи. Вимоги до цього показника значною мірою залежать від того, які можливі наслідки від перерви в електропостачанні того чи іншого електроприймача можуть бути.

Згідно ПУЕ розрізняють три категорії електроприймачів з погляду забезпечення надійності електропостачання [2, с. 22]. До першої категорії належать електроприймачі, перерва в електропостачанні яких може викликати такі наслідки:

- небезпеку для життя людей;

- значні втрати народного господарства;

- пошкодження дорогого обладнання;

- масовий брак продукції або розлад в складному технологічно-му процесі;

- порушення функціонування особливо важливих елементів ко-мунального господарства.

Крім того, у першій категорії виділяють особливу групу електро-приймачів, безперебійна робота яких необхідна для безаварійної зупинки виробництва з метою запобігання загрози для життя людей, вибухів, пожеж і пошкодження дорогого обладнання.

У промисловості прикладом електроприймачів першої категорії мо--

жуть бути такі робочі машини хімічних, газо- та нафтопереробних під-приємств:

- етилозмішувальні установки;

- компресори для подачі повітря для пневмотранспорту та циркуляції газових сумішей;

- сировинні насоси;

- обладнання системи санітарно-технічної вентиляції;

- насоси головного водозабору, зворотного водопостачання та каналізації тощо.

В електропостачальних системах житлових, громадських, ад-міністративних та побутових будинків прикладом електроприймачів першої категорії можуть бути:

- у будинках понад 16 поверхів - протипожежні пристрої (пожежні насоси, системи підпору повітря, димовидалення, пожежної сигналізації й

оповіщення про пожежу), ліфти, евакуаційне та аварійне освітлення, вогні світлового огородження;

- у будинках лікувально-профілактичпих установ - електроприймачі операційних і родильних блоків, відділення анестезіології, реанімації і інтенсивної терапії, бронхоскопії й ангіографії, протипожежних пристроїв і охоронної сигналізації, евакуаціойного освітлення й лікарняних ліфтів;

- у будинках та приміщеннях підприємств громадського харчування - столові, кафе і ресторани з кількістю посадкових місць понад 500;

- у музеях і виставкових залах - комплекс електроприймачів музеїв і виставкових залів державного значення.

Електроприймачі першої категорії повинні забезпечуватись елект-роенергією від двох незалежних джерел живлення, що мають взаємне резервування, і перерва в їх електропостачанні при порушенні електропостачання від одного джерела живлення може бути допустимою лише на час автоматичного відновлення живлення від іншого джерела живлення.

Згідно ПУЕ більш жорсткі вимоги передбачені до електропостачання особливої групи електроприймачів першої категорії, а саме обов'язкова наявність третього незалежного джерела живлення, що має взаємне резервування. Функцію третього незалежного джерела живлення для особливої групи електроприймачів та другого для інших електроприймачів першої категорії можуть виконувати місцеві електростанції, електростанції енергосистем, спеціальні агрегати безперебійного живлення, акумуляторні батареї та ін.

До другої категорії відносять електроприймачі, перерва в елект-ропостачанні яких може спричинити такі наслідки:

- масовий недовипуск продукції;

- масові простої робітників, механізмів і промислового транспорту;

- порушення нормальної діяльності значної кількості міських і сільських жителів.

У промисловості прикладом електроприймачів другої категорії мо-жуть бути робочі машини целюлозних підприємства, підприємств з виготовлення продуктів лісохімії, аміачної селітри, розбавленої азотної кислоти та ін.

В електропостачальних системах житлових, громадських, ад-міністративних та побутових будинків прикладом електроприймачів другої категорії можуть бути:

- електроприймачі в житлових будинках понад 5 і до 10 поверхів з плитами на газоподібному або твердому паливі;

- електроприймачі лікувально-профілактичних закладів, крім тих, що були перераховані вище для першої категорії;

- електроприймачі закладів освіти, виховання та підготовки кадрів.

Згідно ПУЕ, електропостачання електроприймачів другої категорії рекомендується забезпечувати від двох незалежних джерел живлення, що мають взаємне резервування, і перерва в їх електропостачанні при порушенні електропостачання від одного джерела живлення може бути допустимою на час, що необхідний для ввімкнення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної бригади.

До третьої категорії належать усі інші електроприймачі, що не підходять під визначення першої і другої категорій.

Для електроприймачів третьої категорії електропостачання може виконуватись від одного джерела живлення за умови, що перерви електропостачання, які необхідні для ремонту або заміни пошкодженого елемента електропостачальної системи, не перевищують однієї доби.

Згідно цих категорій надійності устаткування в товаристві відносимо до електроприймачів другої категорії, тому що перерва в електричному постачанню призведе до масового недовипуску продукції, простою робочих місць, але не викликає за собою небезпеку для життя людей, пошкодження дорогого обладнання.

1.5 Вибір величини напруги живлення

При проектуванні систем електропостачання промислових підприємств важливим питанням є вибір раціональних напруг для схеми, оскільки їхні значення визначають параметри ліній електропередачі та електроустаткування підстанцій і мереж, а отже, розміри капіталовкладень, витрати кольорового металу, втрати електроенергії й експлуатаційні витрати.

Для отримання найбільш економічного варіанту електропостачання підприємства, напруга кожної ланки системи електропостачання повинна вибиратися перш за все з урахуванням напруг суміжних ланок. Вибір напруг грунтується на порівнянні техніко-економічних варіантів у випадках, коли:

- енергію можна одержувати від двох або більше джерел живлення;

- при проектуванні електропостачання підприємств доводиться
розширювати існуючі підстанції і збільшувати потужність заводських електростанцій;

- мережу заводських електростанцій необхідно пов'язувати з мережами енергосистем.

Перевагу при виборі варіантів [2, с. 44] рекомендуєтся віддавати варіанту з вищою напругою навіть при невеликих економічних перевагах (що не перевищують 10…25 %) нижчої з порівнюваних напруг.

Для живлення великих і особливо великих підприємств потрібно застосовувати напруги 110, 150, 220, 330 і 500 кВ. На перших ступенях розподілу енергії на таких великих підприємствах рекомендовано застосовувати напруги 110, 150 і 220 кВ.

Напругу 35 кВ в основному використовують для розподілу енергії на першому ступені середніх підприємств за відсутності значного числа електродвигунів напругою більше 1000 В, а також для часткового розподілу енергії на великих підприємствах, де основна напруга першого ступеня становить 110…220 кВ. Зокрема, напругу 35 кВ застосовують для [2, с. 45] повного або часткового внутрішньозаводського розподілу електроенергії за наявності:

- потужних електроприймачів на 35 кВ (сталеплавильних печей, потужних ртутно-випрямних установок і ін.);

- електроприймачів підвищеної напруги, значно віддалених від джерел живлення;

- підстанцій малої і середньої потужності напругою 35/0,4 кВ, ввімкнених по схемі "глибокого введення".

Напругу 20 кВ використовують для живлення:

- підприємств середньої потужності, що віддалені від джерел живлення і не мають своїх електростанцій;

- електроприймачів, віддалених від підстанцій великих підприємств (кар'єрів, копалень і т. п.);

- невеликих підприємств, населених пунктів, залізничних вузлів і т.п., що підключаються до теплоелектроцентралі (ТЕЦ) найближчого підприємства. Доцільність застосування напруги 20 кВ повинна обгрунтовуватися техніко-економічними порівняннями з напругами 35 і 10 кВ з урахуванням перспективного розвитку підприємства.

Напругу 10 кВ бажано вибирати для внутрішньозаводського розподілу енергії:

- на підприємствах з потужними двигунами, що допускають безпосереднє приєднання до мережі 10 кВ;

- на підприємствах невеликої і середньої потужності за відсутності або незначному числі двигунів на 6 кВ;

- на підприємствах, що мають власну електростанцію з напругою генераторів 10 кВ.

Напругу 6 кВ застосовують [2, с. 54] за наявності на підприємстві:

- значної кількості електроприймачів на 6 кВ;

- власної електростанції з напругою генераторів 6 кВ.

Застосування напруги 6 кВ наявністю електроустаткування на 6 кВ і техніко-економічними показниками при виборі величини напруги живлення.

При напрузі розподільної мережі 10 кВ, двигуни середньої потужності (350…1000 кВт) потрібно використовувати на напругу 6 кВ з використанням в необхідних випадках схеми блоку "трансформатор-двигун" при невеликій кількості двигунів на 6 кВ.

Для живлення освітлювальних установок промислових, житлових і загальних будівель, в більшості випадків, застосовують трифазні чотирипровідні мережі змінного струму 380/220 В при заземленій нейтралі, і 220 В при ізольованій нейтралі або постійному струмі.

Для живлення спеціальних ламп і апаратів, що мають трифазні або двохфазні схеми вмикання, допускається використовувати 380 В за умов дотримання таких вимог [2, с. 65]:

- світильник або пускорегулюючий апарат виконано мідними провідниками з ізоляцією на напругу більше 500 В;

- фазні провідники, що вводяться в світильник, мають одночасні вмикання;

- в приміщеннях з підвищеною небезпекою і особливо на небезпечних світильниках нанесені добре видні знаки напруги, що використовується.

При підвищених вимогах до електробезпеки використовуються трифазні трьох-провідні мережі з ізольованою нейтраллю 3х220 В.

Зниження напруги в найбільш віддалених лампах в нормальному режимі лінії не повинно перевищувати [2, с. 33 ]:

- в лампах робочого освітлення підприємств і загальних будівель, а також прожекторного освітлення в зовнішніх установках 2,5% U_ном;

- в лампах освітлення житлових будівель, аварійного і зовнішнього освітлення, виконаного світильниками 5% U_ном.

В мережах (12…42 В) допускається втрата напруги до 10 %, рахуючи від виводів вищої напруги понижуючих трансформаторів. Найбільша напруга в лампах, не повинна бути більшою 105 % від номінальної. Допускаються відхилення напруги до 1,5% в мережах з різко змінним характером навантаження при необмеженій їх частоті.

Допустима для ламп максимальна напруга визначається конструкцією світильників, типом джерела світла, системою освітлення, категорією приміщення за умовами електробезпеки, висотою підвісу і т.д. В приміщеннях з тяжкими умовами середовища при висоті установки світильників менше 2,5 метрів для загального освітлення використовують малу напругу (до 42 В).

При напрузі силових електроприймачів вище 380 В, живлення робочого освітлення повинно виконуватися від загального для силового і освітлювального навантаження трифазних трансформаторів з заземленою нейтраллю. Інші рішення допускається використовувати [3, с. 37]:

- для реконструювання об'єктів, коли потрібно зберегти існуючу систему живлення;

- для об'єктів, по відношенню до джерел живлення яких діють спеціальні вимоги;

- для особливих об'єктів, в яких вибір джерела живлення і їх напруг пояснюється техніко-економічними розрахунками;

- у випадках, коли це необхідно для дотримання певних вимог.

При напрузі силових електроприймачів вище 380 В вибір між використанням для освітлення самостійних трансформаторів, що живляться від мережі високої напруги, або проміжних трансформаторів, що живляться через силові трансформатори.

Зважаючи на те, що в досліджуваному цеху всі електроприймачі живляться змінним струмом, для живлення електроприймачів приймаємо змінний струм напругою 380 В частотою 50 Гц.

Напруга 380/220 В дозволяє від одних і тих же самих трансформаторів здійснювати живлення як силового навантаження, так і освітлювальної мережі.

На підставі зазначеного можна зробити такі висновки:

-Закрите акціонерне товариство "Дніпровуд" призначене для переробки пиломатеріалів, розкрою листових матеріалів, склеювання заготовок з деревини, форматної обробки щитових деталей з метою одержання елементів підлоги, столярного щита та виготовлення столярних виробів;

- в досліджуваному товаристві, споживачі електричної енергії за видом перетворення енергії діляться на електричні приводи і електроосвітлювальні установки;

- досліджуване товариство для виготовлення продукції використовує значу кількість електрообладнання, яке за надійністю устаткування відносимо до електроприймачів другої категорії;

- для живлення електроприймачів обрано змінний струм напругою 380В частотою 50 Гц.

2 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ВИРОБНИЧОГО ЦЕХУ ТОВАРИСТВА "ДНІПРОВУД"

2.1 Вибір схеми і конструктивного виконання цехової мережі

Схеми електричних мереж можуть [4, с. 196] проектуватись радіаль-ними, магістральними та змішаними. Для внутрішнього електропостачання найбільш поширеними є радіальні та магістральні схеми.

На вибір виду схем суттєво впливають такі [5, с. 196] фактори:

- конкретні особливості процесу виробництва;

- наявність окремих електроприймачів або електроспоживачів з різко змінним навантаженням;

- необхідністю відокремлення силових електромереж від мереж освітлення.

Радіальна схема передбачає передачу електроенергії від головного розподільного пункту (ГРП) до кожної цехової трансформаторної підстанції (ТП) (рисунок 2.1, а).

Рисунок 2.1 Схема радіального живлення

або силового електроприймача (рисунок 2.1, б) окремими лініями електропередачі (ЛЕП) без відгалужень для живлення інших електроприймачів. Таку схему використовують, як правило, для електропостачання найважливіших і найбільш потужних електроприймачів та електроспоживачів.

Недоліками цієї схеми є необхідність використання значно більшої, ніж при магістральній, кількості електричних апаратів і збільшення загальної довжини лінії електропередач (ЛЕП) підприємства. Ця схема використовується для електроприймачів третьої категорії.

З метою підвищення надійності для електропостачання еле-ктроприймачів другої категорії в радіальних схемах використовують такі види резервування [ 5, с. 198]:

- резервну магістраль з боку високої напруги (рисунок 2.1, в);

- резервні перемички (рисунок 2.1, г) з боку високої напруги між сусідніми трансформаторними підстанціями (ТП);

- резервні перемички з боку низької напруги між сусідніми ТП або шинними магістралями цехового електропостачання (рисунок 2.1, д);

- резервні лінії високої напруги (рисунок 2.1, е).

Характерною особливістю усіх видів резервування при радіальних схемах електропостачання є те, що резервні магістралі, лінії та перемички в нормальних режимах роботи знаходяться під напругою, але без навантаження і вмикаються до навантаження лише в разі виникнення аварійного режиму роботи.

Магістральна схема забезпечує почергове підключення ТП та РП і є більш поширеною при їх компактному улаштованому розміщенні на території підприємства.

Найбільш поширеними видами магістральних схем є [5, с. 199]:

- одиночна магістральна схема без резервування (рисунок 2.2), де має місце найбільш просте схемне рішення, яке потребує найменшу кіль-кість електричних апаратів та забезпечує найменші витрати кабелю. До магістралі підключаються два-три трансформатори одиничною потужністю 1000…2500 кВА або чотири-п'ять потужністю 100…630 кВА. Така схема порівнянно з іншими магістральними має найнижчу надійність електропостачання і використовується лише для живлення електроприймачів третьої категорії;

Рисунок 2.2 Поодиночна магістральна схема живлення без резервування

- поодиночна магістральна схема з резервуванням (рисунок 2.3), яка має резервну перемичку і яка в нормальному режимі знаходиться під напругою, але без навантаження. У разі виникнення аварійного режиму виконуються відповідні переключення вимикачів Q₂, Q₃ роз'єднувача QS і електропостачання здійснюється по резервній перемичці. Така схема може бути використана для електропостачання електроприймачів другої і третьої категорії. Якщо ж резервна перемичка буде підключена до іншого, ніж основна магістраль, незалежного джерела живлення, то ця схема може бути використана для електропостачання електроприймачів і першої категорії;

- подвійна наскрізна магістральна схема (рисунок 2.4), яка може бути використана для електропостачання електроприймачів третьої, другої, та першої категорій, оскільки в разі виходу із ладу однієї магістралі в ній перед бачено ручне або автоматичне перемикання живлення від другої магістралі. Ця схема передбачає значно більшу, ніж в попередніх, кількість електричних апаратів і збільшення довжини ЛЕП;

Рисунок 2.3 Поодиночна магістральна схема живлення з резервуванням

Рисунок 2.4 Подвійна наскрізна магістральна схема живлення

- магістральна схема з двостороннім живленням (рисунок 2.5). У нормальному режимі вона може бути розділена на дві одиночні магістральні схеми з допомогою вимикача Q₂. Використання такої схеми найбільш доцільне за умови, що цехові ТП розташовані між двома незалежними джерелами живлення. У разі виникнення аварійного режиму живлення електроприймачів здійснюється від одного джерела.

Рисунок 2.5 Магістральна схема з двостороннім живленням

Переріз провідників має бути розрахованим на цей режим роботи. Така схема є найбільш економічною, оскільки не передбачає "холодного" резерву магістралі, може бути використаною для електроприймачів третьої, другої, та першої категорій, а завдяки наявності вимикача Q₂ дозволяє зменшити струми короткого замикання, спростити релейнийзахист, полегшити обслуговування.

На основі аналізу розміщення технологічного обладнання (рисунок 2.6), зважаючи на забезпечення надійності електропостачання, зручність експлуатації, капітальні затрати і втрати напруги, обираємо змішану схему цехової електричної мережі. Крім того:

- передбачається використання комплектних розподільчих шинопровідників;

- кабелі від ТП до шинопровідників РП необхідно прокладати під підлогою у шахтах;

- приєднання електроприймачів до шинопровідника РП будемо здійснювати кабелями, прокладеними у лотках основних горизонтальних і вертикальних площин будівлі.

Рисунок 2.6 Розміщення технологічного обладнання

2.1.1 Розрахунок цехової мережі

На основі генерального плану цеху для подальшого розрахунку електричного навантаження складаємо відомість споживачів електричної енергії у вигляді таблиці 2.1, в якій вказуємо назву електричних приймачів, їх кількість n, номінальну потужність Р_н, коефіцієнт використання К_в, коефіцієнт потужності cosц.

За даними цієї таблиці визначаємо номінальні потужності електроприймачів, групуючи їх за коефіцієнтом використання К_в в різних силових пунктах, тобто електроприймачів, які мають однаковий технологічний процес, але різну потужність.

Виконуємо розрахунки для розподільчих пунктів в такій [6, с. 2] послідовності:

- для РП-1:

1) визначаємо середню активну Р_см та реактивну Q_cм потужності:



Таблиця 2.1 Відомість електричних приймачів цеху

Номер на плані	Найменування електроприймачів	Кількість	Рн, кВт	соsц/tgц	Кв
1	Верстат багатопильний	1	37	0,65/1,17	0,17
2,8	Лінія форматної обробки	2	5,5	0,5/1,7	0,14
3	Лінія для вирізання сучків	1	6,6	0,6/1,3	0,16
4	Шліфувальний верстат	1	12	0,6/1,3	0,16
5	Лінія для з'єднання деталей по довжині	2	7,5	0,6/1,3	0,16
6	Прес для склеювання рейок	1	20	0.65/1,17	0,17
7	Верстат розпилювання лошки на ламель	1	5,5	0,5/1,7	0,14

Р_смв ·_н, (2.1)

Q_cм=Р_см· tgц. (2.2)

Після підставлення вихідних даних за формулами (2.1) та (2.2) маємо:

Р_см1= 0,17·37= 6,29 кВт;

Р_см2= 0,16·12= 1,92 кВт;

Р_см3= 0,16·15= 2,4 кВт;

? Р_см= 10,61 кВт;

? Р_вст= 64 кВт.

Q_cм1= 6,3•1,17= 7,3 кВар;

Q_cм2= 2•1,3= 2,6 кВар;

Q_cм3= 2,4•1,3= 3,1 кВар;

?Q_cм = 5,7 кВар;

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів:

, (2.3)



де P_вст - встановлена потужність електроприймачів

К_вгр1=

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

К_м = f(К_в, n_еф),

де К_м = 2,8;

, (2.4)

де n_еф - ефективне число електроприймачів,

4) визначаємо розрахункове активне навантаження, тобто максимальне середнє навантаження за інтервал усереднення:

Р_р= К_м ·УР_см, (2.5)

де УР_см - сумарне значення активної середньої потужності електроприймачів;



Р_р= 2,8·10,61= 29,7 кВт;

5) знаходимо реактивне розрахункове навантаження:

Q_р = Q_см, якщо n_еф 10; (2.6)

Q_р = 1,1•Q_см, якщо n_еф <10;

Q_р =1,1•13= 14,3 кВар;

6) визначаємо повне розрахункове навантаження:

кВА;

- для РП-2:

1) визначаємо середню активну та реактивну потужності за формулами (2.1) та (2.2):

Р_см4= 0,17·20= 3,4 кВт;

Р_см5= 0,14·5.5= 0,77 кВт;

? Р_см= 4,17 кВт;

? Р_вст= 25,5 кВт;

Q_cм4= 3,4•1,17= 3,9 кВар;

Q_cм5= 0,8•1,7= 1,4 кВар;

?Q_cм = 5,3 кВар.

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів за формулою (2.3):

К_вгр2= ;

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

К_м = f(К_в , n_еф),

де К_м = 3,3;

4) визначаємо ефективне число електроприймачів:

n_еф2=;

5) визначаємо розрахункове активне навантаження за формулою (2.5):

Р_р= 3,3·4,17= 13,7 кВт;

6) знаходимо реактивне розрахункове навантаження за формулою (2.6):

Q_р =1,1•5,3= 5,8 кВар;

7) визначаємо повне розрахункове навантаження:

кВА;

- для РП-3:

1) визначаємо середню активну та реактивну потужності за формулами (2.1), (2.2):

Р_см6= 0,14•11= 1,5 кВт;

Р_см7= 0,16•6,6= 1,1 кВт;

? Р_см= 2,6 кВт;

? Р_вст= 17,6 кВт;

Q_cм4= 1,5•1,7= 2,5 кВар;

Q_cм5= 1,1•1,3= 1,4 кВар;

?Q_cм = 3,9 кВар;

2) визначаємо коефіцієнт використання К_в для групи електроприймачів за формулою (2.3):

К_вгр3= ;

3) визначаємо коефіцієнт максимуму К_м активної потужності (таблиця А.1):

К_м = f(К_в , n_еф),

4) визначаємо ефективне число електроприймачів:

n_еф3=;

5) визначаємо розрахункове активне навантаження за формулою (2.5):

Р_р= 3,2·2,6= 8,3 кВт;

6) визначаємо реактивне розрахункове навантаження за формулою (2.6):

Q_р =1,1•3,9= 4,3 кВар;

7) визначаємо повне розрахункове навантаження:

кВА;

8) визначаємо сумарне повне розрахункове навантаження по цеху:

кВА;

Таблиця 2.2 Результати розрахунку

№ РП та груп ЕП	Кількість	Встановлена Потужність Рвст	Кв	cosц /tgц	Середня потужність	nеф	Км	Розрахункове навантаження
		Одн. кВт	У, кВт			Рсм, кВт	Qcм, кВар			Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА
РП-1
1	1	37	37	0,17	0,6/ 1,17	6,3	7,3	2,5	2,8	29,7	14,3	32,9
4	1	12	12	0,16	0,6/ 1,3	2	2,6
5,9	2	7,5	15	0,16	0,6/ 1,3	2,4	3,1
Разом	64	0,16		10,7	13
№ РП та груп ЕП	Кількість	Встановлена потужність Рвст	Кв	cosц /tgц	Середня потужність	nеф	Км	Розрахункове навантаження
		Одн. кВт	У, кВт			Рсм, кВт	Qcм, кВар			Рр, кВт	Qр, кВар	Sр, кВА
РП-2
6	1	20	20	0,17	0,65/ 1,17	3,4	3,9	1,5	3,3	14	5,8	15,2
7	1	5,5	5,5	0,14	0,5/ 1,7	0,8	1,4
Разом	25,5	0,16		4,2	5,3
РП-3
2,8	2	5,5	11	0,14	0,5/ 1,7	1,5	2,5	3	3,2	8,3	4,3	9,3
3	1	6,6	6,6	0,16	0,6/ 1,3	1,1	1,4
Разом	17,6	0,15		2,6	3,9
Всього за цех	52,3	24,4	57,3



2.1.2 Розрахунок навантаження виробничого цеху

Для побудови картограми активних навантажень виробничого цеху методом коефіцієнта попиту визначаємо розрахункові активні навантаження електроприймачів кожного розподільчого пункту:

Р_р = К_п· Р_вст , (2.7)

де Р_р - розрахункова потужність електроприймачів, кВт;

К_п - коефіцієнт попиту додаток;

Р_вст - встановлена потужність електроприймачів, кВт.

Розрахункове навантаження електричного освітлення визначаємо за питомою потужністю, яка обчислюється за виразом:

Р_р^о =Р_пит·К_п^о·S, (2,8)

де Р_р^о - розрахункова потужність, яка необхідна для освітлення цеху, кВт;

Р_пит - питома норма освітленості цеху, кВт/м², яка дорівнює [6, с. 11] Р_пит =10·10^-3 кВт/м²;

К_п^о - коефіцієнт попиту освітлювального навантаження;

S - площа приміщення.

Обираємо К_п^о = 1,5 для люмінесцентних ламп.

Повна розрахункова потужність цеху визначається за формулою:

де Р_р? - сумарна активна розрахункова потужність цеху в кіловатах, яка визначається за формулою:



Р_р? = УР_рі + Р_р^о , (2.10)

де УР_рі - сумарна розрахункова потужність електроприймачів;

Q_рУ - реактивна розрахункова потужність цеху, яка визначається за формулою:

Q_рУ = Р_р?·tgц_ср , (2.11)

Де tgц_ср - середньовзвішене значення tgц для даної групи електроприймачів;

К_рм - коефіцієнт сумісності розрахункових максимумів окремих груп електроприймачів цеху.

К_рм знаходиться [6, с. 11] в межах 0,8…1,0.

Аналогічно, згідно вище наведених формул виконуємо розрахунок для кожного РП в такій послідовності [6, с. 9]:

- для РП-1:

1) розраховуємо активну потужність електроприймачів за формулою (2.7):

Р_р1= 0,25·37= 9,3 кВт;

Р_р2= 0,2·12= 2,4 кВт;

Р_р3= 0,2·15= 3 кВт;

У Р_рі= 14,7 кВт;

2) визначаємо розрахункове навантаження електричного освітлення за формулою (2.8):

Р_р^о = 10·10^-3·1,5·2100= 31,5 кВт;



3) знаходимо сумарну активну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.10):

Р_р?= 14,7+31,5=46,2 кВт;

4) визначаємо реактивну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.11):

Q_рУ= 46,2,·1,3= 60,1 кВар;

5) знаходимо повну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.9):

;

- для РП-2:

1) розраховуємо активну потужність електроприймачів за формулою (2.7):

Р_р4= 0,25·20=5 кВт;

Р_р5= 0,16·5,5=0,9 кВт;

У Р_рі= 5,9 кВт;

2) визначаємо розрахункове навантаження електричного освітлення за формулою (2.8):

Р_р^о = 10·10^-3·1,5·900=13,5 кВт;

3) знаходимо сумарну активну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.10):

Р_р?= 5,9+13,5= 19,4 кВт;

4) визначаємо реактивну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.11):

Q_рУ= 19,4,·1,4= 27,2 кВар;

5) знаходимо повну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.9):

кВА;

- для РП-3:

1) розраховуємо активну потужність електроприймачів за формулою (2.7):

Р_р6= 0,16·11= 1,8 кВт;

Р_р7= 0,2·6,6= 1,3 кВт;

У Р_рі= 3,1 кВт;

2) визначаємо розрахункове навантаження електричного освітлення за формулою (2.8):

Р_р^о = 10·10^-3·1,5·2000= 30 кВт;

3) знаходимо сумарну активну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.10):

Р_р?= 3,1+30= 33,1 кВт;

4) визначаємо реактивну розрахункову потужність групи електроприймачів за формулою (2.11):

Q_рУ= 33,1·1,5= 49,7 кВар;

5) знаходимо повну розрахункову потужність групи елктроприймачів за формулою (2.9):

.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 Розрахунки навантажень

№ ЕП	Найменування ЕП	Рн, кВт	У Рн, кВт	Кп	Рр, кВт	Рро, кВт	РрУ, кВт	QрУ, кВар	Sр, кВА
РП-1
1	Верстат багатопильн.	37	37	0,25	9,3	31,5	46,2	60,1	75,8
4	Шліф. верстат	12	12	0,2	2,4
5,9	Лінія для з'єднання деталей по довжині	7,5	15	0,2	3
Разом	14,7
РП-2
6	Прес	20	20	0,25	5	13,5	19,4	27,2	33,4
7	Верстат розпилювання дошки на ламель	5,5	5,5	0,16	0,9
Разом	5,9
РП-3
2,8	Лінія форматної обробки	5,5	11	0,16	1.8	30	33,1	49,7	60
3	Лінія для вирізання сучків	6,6	6,6	0,2	1,3
Разом	3,1
Всього за цех	98,7	137,1	170



2.2 Побудова картограми і визначення центру електричних навантажень

Для вибору місця розташування підстанції на плані виробничого цеху меблевого товариства будуємо картограму його навантажень.

Для вибиру масштабу приймемо радіус круга навантаження виробничого цеху r = 50 м. Тоді масштаб буде становити:

. (2.12)

Визначаємо радіус круга навантаження для кожної ділянки цеху:

, (2.13)

де Р_р?_і - сумарна активна розрахункова потужність групи електроприймачів, кВт;

m _р - масштаб.

Виконуємо розрахунок радіусу круга навантаження для кожної ділянки цеху за формулою (2.13):

- для ділянки РП-1:

;

- для ділянки РП-2:



;

- для ділянки РП-3:

.

Центр електричних навантажень розраховуємо за формулами [6, с.

12]:

(2.14)

(2.15)

де - сумарна активна розрахункова потужність групи електроприймачів, кВт;

- сумарна активна розрахункова потужність цеху, кВт;

X_i ,У_і - координати відповідної ділянки по х і у [6, с. 13].

Розраховуємо координати центра електричних навантажень цеху за формулами (2.14) та (2.15):



Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.4

Таблиця 2.4 Координати ділянок

Номер ділянки	1	2	3
X	36	87	52
Y	35	35	10,5
r	33,6	21,8	28,4

Після проведеного розрахунку позначимо на плані цеха центр електричного навантаження, а також радіус кругів навантаження, відповідно для кожної ділянки цеха на рисунку 2.7.

2.3 Вибір числа і потужності силових трансформаторів

При виборі числа і потужності силових трансформаторів важливими критеріями є надійність електропостачання, використання і витрати кольорового металу та використовувана трансформаторна потужність.

Число трансформаторів визначається за вимогами надійності електропостачання. Припустимо, що маємо дві схеми з одним та двома трансформаторами. Задача полягає в тому, щоб з двох схем обрати одну з найкращими показниками. Оптимальний варіант обирається на основі порівняння приведених річних витрат за кожним варіантом:



З_і= С_в.і+k_н.в·К_і+Y_і, (2.16)

де С_в.і - експлуатаційні витрати і-го варіанта;

За схемою з одним трансформатором наступає повна перерва живлення, а за схемою з двома трансформаторами, трансформатор, що залишився, з перевантаженням забезпечує живлення всіх споживачів.

Правильний вибір числа і потужності трансформаторів на підстанціях промислових підприємств є одним із основних питань раціональної побудови системи електропостачання (СЕП).

Рисунок 2.7 Картограма навантажень цеха

К_і - капітальні затрати і-го варіанта;

Y_і - збитки споживача енергії від перерв електропостачання

Правильний вибір числа і потужності трансформаторів на підстанціях промислових підприємств є одним із основних питань раціональної побудови системи електропостачання (СЕП). Як правило трансформаторів на підстанціях повинно бути не більше двох. Найбільш економічні однозмінні трансформаторні підстанції, які при централізованому резерві або зв'язкам по вторинній напрузі можуть забезпечити надійне живлення споживачів другої і третьої категорій. При проектуванні СЕП, встановлення однозмінних трансформаторних підстанцій рекомендується при повному резервуванні електроприймачів першої і другої категорій по мережах низької напруги і для живлення електроприймачів третьої категорії, а також коли за потужністю і масою можлива заміна пошкодженого трансформатора впродовж однієї доби і при наявності централізованого резерву [7, с.102].

Вибір потужності трансформаторів відбувається [7, с. 103] виходячи з:

- розрахункового навантаження об'єкта електропостачання;

- числа годин використання максимуму навантаження;

- темпів збільшення навантаження;

- вартість електроенергії;

- допустимого перенавантаження трансформаторів і їх економічного завантаження.

Для вибору потужності цехових ТП необхідно знати середню розрахункову потужність за максимально завантажену зміну.

Сукупність допустимих навантажень, систематичних і аварійних перевантажень визначає навантажувальну властивість трансформаторів, в основу розрахунку якої покладене теплове порушення ізоляції трансформатора. Якщо не враховувати навантажуючу властивість трансформаторів, то можна необачно збільшити обрану встановлену потужність, що економічно не доцільно.

Якщо відома розрахункова потужність об'єкта S_p і коефіцієнт допустимого перевантаження в_т.доп, то номінальна потужність трансформатора, кВА, дорівнює:

, (2.17)

Навантаження трансформаторів потужністю вище номінальної допускається тільки при робочій і повністю вимкненій системі охолодження трансформатора.

Допускається при проектуванні СЕП промислових підприємств обирати потужність трансформаторів по умовам аварійних перевантажень, які визначені для попереднього навантаження трансформаторів, не перевищуючий 0,8S_т.ном [7, с. 137].

На ТП звичайно встановлюються два однакових трансформатори такої потужності, щоб при виході одного з ладу, другий трансформатор забезпечив роботу основних споживачів на період відновлення пошкодженого обладнання.

Як вже раніше було зазначено електрообладнання виробничого цеху відноситься до другої категорії, а це означає що, електропостачання слід забезпечувати від двох незалежних джерел живлення, що мають взаємне резервування, і перерва в їх роботі при порушенні електропостачання від одного джерела живлення може бути допустимою на час, що необхідний для включення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної бригади.

Таким чином, врахувавши всі критерії вибору трансформаторів, встановлюємо на ТП два трифазниих трансформатора з номінальною потужністю S_ном = 250 кВА і вищою напругою 10 кВ.

Довідкові дані трансформатора заносимо до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 Дані обраного трансформатора

Тип трансформатора	Sном, кВА	Напруга, кВ	Втрати, кВт	іхх, %	Uкз, %
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТМ	250	10	0,4/0,23	0,66	3,7	2,3	5,5

Правильність вибору потужності трансформатора для ТП визначається по коефіцієнтах завантаження в нормальному і аварійному режимах [7, с. 7].

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі визначається за формулою:

, (2.18)

.

Коефіцієнт завантаження в аварійному режимі визначається за формулою:

, (2.19)

.

Розраховуємо втрати потужності в трансформаторі цехової ТП за формулою:

(2.20)

, (2.21)

де і - втрати активної і реактивної потужності в трансформаторах, (кВт, кВар);

n - кількість трансформаторів;

і - втрати холостого хода і короткого замикання;

S_p і S_н.тр - розрахункове навантаження і номінальна потужність трансформатора, кВА;

U_кз і I_хх - напруга короткого замикання і струм холостого ходу у відсотках від номінальних значень;

k_e - економічний еквівалент реактивної потужності, кВт/кВар.

Для трансформаторів 6…10 кВ k_e = 0,12 [6, с. 7].

Отже, втрати активної потужності згідно формули (2.20) складають:

кВт.

Реактивну потужність розраховуємо за формулою (2.21):

кВар.

Навантаження з врахуванням втрат буде становити:

P^*=P_pУ +ДP_тр, (2.22)

P^*=98,7+2,6= 101,3 кВт;

Q^*=Q_pУ+ДQ_тр, (2.23)

Q^*=137,1+14,7= 151,8 кВар.

Знаходимо повну потужність з врахуванням втрат:

, (2.24)

к...