Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Электрификация играет важную роль в развитии всех отраслей промышленности, являются стержнем строительства экономики страны. Отсюда следует необходимость опережающих темпов роста производства электроэнергии.

В настоящее время электроэнергетика России является важней жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входит более 100 электростанций общей мощностью 800 мВт.

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 приёмников, объеденных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и 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 высоковольтного 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.

В современных условиях главными задачами специалистов осуществляющих проектирование и эксплуатацию современных систем энергоснабжения промышленных предприятий, является правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и распределение электроэнергии, обеспечение определенной степени надежности электроснабжения, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

Темой моего курсового проекта является «Электроснабжение ремонтно-механического цеха».

ремонтный механический электроснабжение трансформатор

1. Краткая характеристика проектируемого объекта и потребителей электроэнергии

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначается 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 оборудование для ремонта оборудования: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и др.

РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП - 1,4 км. Напряжение на ГПП - 6 и 10 кВ.

Количество рабочих смен- 2. Потребители имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе РМЦ - чернозем с температурой +20С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков- секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха A?B?H=48?28?9 м. Все помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень основного оборудования показан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Pэп) указана для одного электроприемника.

Таблица 1 - Перечень технологического оборудования

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1,2	Вентиляторы	48
3-5	Сварочные агрегаты	10	ПВ= 40%
6-8	Токарные автоматы	12
9-11	Зубофрезерные станки	15
12-14	Круглошлифовальные станки	4
15-17	Заточные станки	3
18, 19	Сверлильные станки	3,2
20-25	Токарные станки	9
26, 27	Плоскошлифовальные станки	8,5
28-30	Строгальные станки	12,5
31-34	Фрезерные станки	9,5
35-37	Расточные станки	11,5
38, 39	Краны мостовые	25	ПВ= 60%

2. Анализ электрических нагрузок. Выбор схемы силовой сети и места установки силовых распределительных пунктов (шинопроводов)

Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:

1) источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии;

2) число ступеней трансформации и распределения электрической энергии на каждом напряжении должно быть по возможности минимальным;

3) схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны обеспечивать необходимые надежность электроснабжения и уровень резервирования;

4) распределение электроэнергии осуществляем по радиальной схеме питания. Так как в нашем случае электроприемники расположены группами в качестве распределительных устройств, принимаем распределительные устройства РП.

Рисунок 2.1 - Цеховая магистральная схема электроснабжения

3. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок проводим для отдельно взятого распределительного пункта (РП).

Расчет электрических нагрузок для РП3.

Таблица 2 - Исходные данные электрооборудования

Наименование электроприемников	Рн, кВт	n	Kи	cos ц	tq ц
Токарные автоматы	12	3	0,17	0,65	1,17
Зубофрезерные станки	15	3	0,17	0,65	1,17
Круглшифовальные станки	4	3	0,17	0,65	1,17

Определяем общее число электроприемников РП1 (n):

n=3+3+3=9

Определяем суммарную номинальную активную мощность группы ЭП (кВт):

Рном = 12?3+15?3+3?4= 93 кВт

Для остальных электроприёмников средняя активная мощность находится соответствующим образом.

Для остальных электроприёмников средняя реактивная мощность находится соответствующим образом/

Для остальных групп электроприемников расчет ведется соответствующим образом. Результаты заносятся в сводную ведомость нагрузок по цеху.

Таблица 3 - Сводная ведомость нагрузок по цеху

Наименование РУ и электроприемников	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя на смену	Нагрузка max
	Pн, кВт	n	P?n, кВт	Kи	cosц	tqц	m	Pсм, кВт	Qсм, кВар	Sсм, кВА	nэ	Kм	Kм`	Pм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВА	Iм, А
РП1
Вентиляторы	48	2	96	0,6	0,8	0,75		57,6	43,2
Кран мостовой	19,4	1	19,4	0,1	0,5	1,73		1,94	3,35
ИТОГО по РП1		3	115,4	0,52	0,79	0,78	2,47	59,54	46,55	75,58	-	-	-	59,54	46,55	75,58	114,97
РП2
Сварочные агрегаты	6,3	3	18,9	0,25	0,35	2,67		4,72	12,6
ИТОГО по РП2		3	18,9	0,25	0,35	2,67	-	4,72	12,6	13,45	-	-	-	4,72	12,6	13,45	20,46
РП3
Токарные автоматы	12	3	36	0,17	0,65	1,17		6,12	7,16
Зубофрезерные станки	15	3	45	0,17	0,65	1,17		7,65	8,95
Круглошлиф. станки	4	3	12	0,17	0,65	1,17		2,04	2,38
ИТОГО по РП3		9	93	0,17	0,65	1,17	3,75	15,81	18,49	24,33	7,65	2,31	1,1	36,52	20,34	41,8	63,58
РП4
Заточные станки	3	3	9	0,17	0,65	1,17		1,53	1,79
Сверлильные станки	3,2	2	6,4	0,17	0,65	1,17		1,09	1,27
Токарные станки	9	6	54	0,17	0,65	1,17		9,18	10,74
Плоскошлиф станки	8,5	2	17	0,17	0,65	1,17		2,89	3,38
ИТОГО по РП4		13	86,4	0,17	0,65	1,17	3	14,69	17,18	22,6	10,53	2,1	1	30,85	17,18	35,31	53,71
РП5
Строгальные станки	12,5	3	37,5	0,17	0,65	1,17		6,37	7,46
Фрезерные станки	9,5	4	38	0,17	0,65	1,17		6,46	7,56
Расточные станки	11,5	3	34,5	0,17	0,65	1,17		5,86	6,86
Кран мостовой	19,4	1	19,4	0,1	0,5	1,73		1,94	3,35
ИТОГО по РП5		11	129,4	0,16	0,63	1,22	2,04	20,63	25,23	32,6	-	-	-	20,63	25,23	32,6	49,6
РУ НН
РП1		3	115,4	0,52	0,79	0,78		59,54	46,55
РП2		3	18,9	0,25	0,35	2,67		4,72	12,6
РП3		9	93	0,17	0,65	1,17		15,81	18,49
РП4		13	86,4	0,17	0,65	1,17		14,69	17,18
РП5		11	129,4	0,16	0,63	1,22		20,63	25,23
ИТОГО по РУ НН		39	443,1	0,26	0,7	1,04	6,84	115,39	120,05	166,5	18,5	1,46	1	168,47	120,05	206,87	314,67

4. Расчет и выбор компенсирующего устройства

Таблица 4 - Исходные данные для расчета

Параметр	Pp	Qp	Sp кВт	cosц кВар	tqц кВА
Всего на НН без КУ	0,7	1,04	168,47	120,05	206,87

Значения Pp, Qp, Sp, cosц, tqц выбираются из таблицы «Сводная ведомость электрических нагрузок цеха».

Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства:

,

где - коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности естественным способом, принимается = 0,9, и - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения = 0,92…0,95

Задавшись из этого промежутка, определяем

Принимаем = 0,95, тогда = 0,33

Выбираем стандартное компенсирующее устройство, близкое по мощности.

Устанавливаем УК4-0,38-100- УЗ со ступенчатым ручным регулированием, где 1 ступень равна 50 кВар.

Определяем фактические значения, и после компенсации реактивной мощности:

сosцф?0,93

5. Выбор числа и мощности трансформаторов

Выбираем трансформатор с номинальной мощностью Sном = 250 кВА.

Проверка выбора мощности трансформатора по коэффициенту загрузки

Кз.ф = Sт.р / Sт

должно быть меньше или в этих пределах 0,7 - 0,8., если больше, то увеличиваем Sт.

Данный трансформатор удовлетворяет условию, поэтому окончательно выбираем трансформатор мощностью Sном= 250 кВА.

Таблица 5 - Технические данные трансформатора ТМ-2500/10/0,4

Тип	, кВА	, кВ	, кВ	, кВт	, кВт	, %	, %
ТМ	250	10	0,4	3700	740	4,5	2,3

6. Расчет и выбор сетей напряжением до 1кВ

В качестве питающих и распределительных линий принимаем кабели с медными жилами марки ВВГ с резиновой изоляцией, прокладываемые в воздухе, пятижильные.

Условие выбора кабеля по нагреву:

?

где - длительно-допустимый ток кабеля, - расчетный ток группы или электроприемника.

Определяем расчетный ток для вентилятора:



Выбираем кабель сечением S = 25 мм2

Расчет токов для остальных электроприемников и групп аналогичен, результаты расчета сведены в таблицу 6.

Таблица 6 - Сводная ведомость питающих линий

Наименование электроприемника или РУ	Pн, кВт	cosц	Iр, А	Iдоп, А	Сечение кабеля, мм2
Вентилятор	48	0,8	91,27	95	3?25+2?16
Сварочный агрегат	6,3	0,35	27,38	35	5?4
Токарный автомат	12	0,65	28,08	35	5?4
Зубофрезерный станок	15	0,65	35,1	42	5?6
Круглошлифовальный станок	4	0,65	9,36	19	5?1,5
Заточные станки	9	0,65	21,06	25	5?2,5
Сверлильный станок	3,2	0,65	7,5	19	5?1,5
Токарный станок	9	0,65	21,06	25	5?2,5
Плоскошлифовальный станок	8,5	0,65	19,89	25	5?2,5
Строгальный станок	12,5	0,65	29,25	35	5?4
Фрезерный станок	9,5	0,65	22,23	25	5?2,5
Расточный станок	11,5	0,65	26,91	35	5?4
Кран мостовой	19,4	0,5	59,02	75	5?16
РП1	115,4	0,79	114,97	120	3?35+2?25
РП2	18,9	0,35	20,46	25	5?2,5
РП3	93	0,65	63,58	75	5?16
РП4	86,4	0,65	53,71	55	5?10
РП5	129,4	0,63	49,6	55	5?10

7. Расчет сетей напряжений до 1 кВ по потере напряжения

Питающая линия теряет:

.

Нормально допустимое значение отклонения напряжения ?U на выводах приёмников электроэнергии по ГОСТ 13109-97 равны ± 5% от номинального напряжения сети.

Полученное значение меньше допустимого отклонения, что соответствует норме.

8. Расчет и выбор аппаратов защиты напряжением до 1 кВ

Таблица 7 - Выбор аппаратов защиты

Наименование оборудования и РП	Автоматический выключатель
	Iр, А	Iпуск, А	Iнр, А	Ку (ЭМ)	Iна, А	Iоткл, кА	Тип АЗ
Вентилятор	91,27	456,35	125	10	160	12,5	ВА 51-33
Сварочный агрегат	27,38	136,9	40	10	100	5	ВА 51Г-31
Токарный автомат	28,08	144	40	10	100	5	ВА 51Г-31
Зубофрезерный станок	35,1	175,5	40	10	100	5	ВА 5Г1-31
Круглошлифовальный станок	9,36	46,8	12,5	10	25	3,8	ВА 51-25
Заточные станки	21,06	105,3	31,5	10	100	5	ВА 51Г-31
Сверлильные станки	7,5	37,5	12,5	10	25	3,8	ВА 51-25
Токарные станки	21,06	105,3	31,5	10	100	5	ВА 51Г-31
Плоскошлифовальные станки	19,89	99,45	25	10	100	3,5	ВА 51Г-31
Строгальные станки	29,25	146,25	40	10	100	5	ВА 51Г-31
Фрезерные станки	22,23	111,15	31,5	10	100	5	ВА 51Г-31
Расточные станки	26,91	134,55	40	10	100	5	ВА 51Г-31
Кран мостовой	59,02	295,1	80	10	100	7	ВА 51Г-31
РП1	114,97	516,56	160	12	250	15	ВА 51-35
РП2	20,46	150,51	40	10	100	5	ВА 51Г-31
РП3	63,58	233,1	80	10	100	5	ВА 51Г-31
РП4	53,71	155,43	80	10	100	5	ВА 51Г-31
РП5	49,6	338,8	63	10	100	5	ВА 51Г-31
РУ НН	314,67	771,44	400	10	630	35	ВА 51-39

9. Расчет и выбор сетей высокого напряжения

Определяем экономическое сечение проводника:

Выбираем ближайшее большее сечение кабеля марки СЦБ s = 16 мм2

Проверяем выбранное сечение по допустимому нагреву электрическим током.

Условия выполняются.

10. Расчет токов короткого замыкания

Составляем расчетную схему:

Рисунок 10.1 - Расчетная схема

По расчетной схеме составляем схему замещения:

Рисунок 10.2 - Схема замещения

Вычисляем сопротивления элементов.

Для трансформатора:

Rт=9,4 мОм, Xт=27,2 мОм

Для автоматов:

RА1 = 0,04 мОм, XА1 = 0,05 мОм, RПА1 = 0,05 мОм

RА2 = 0,4 мОм, XА2 = 0,5 мОм, RПА2 = 0,6 мОм

RА3 = 0,4 мОм, XА3 = 0,5 мОм, RПА3 = 0,6 мОм

RА4 = 1,3 мОм, XА4 = 1,2 мОм, RПА4 = 0,75 мОм

Для кабельных линий:

Выбираем удельные сопротивления r0 и x0 в зависимости от сечения кабеля, вида изоляции и вида жилы.

RКЛ1 = r0?L= 1,16?12= 13,92 мОм, XКЛ1 = x0?L= 0,095?12= 1,14 мОм

RКЛ2 = r0?L= 4,63?4= 18,52 мОм, XКЛ2 = x0?L= 0,107?4= 0,43 мОм

Для ступеней:

RСТ1=15 мОм, RСТ2= 20 мОм

Определяем эквивалентные сопротивления:

RЭ1=RВЛ+RТ+RА1+RАП1 +RСТ1

RЭ1=2,34+9,4+0,04+0,05+15=26,83 мОм

XЭ1=XВЛ+XТ+XА1 =0,14+27,2+0,05=27,39 мОм

RЭ2=RА2+RАП2+RКЛ1+RА3+RАП3+RСТ2=0,4+0,4+0,6+0,6+13,92+20=35,92 мОм

XЭ2=XА2+ XКЛ1+XА3 =0,5+0,5+1,14=2,14 мОм

RЭ3= RКЛ2 +RА4+RАП4 =1,3+0,75+18,52=20,57 мОм

XЭ3= XКЛ2+XА4 =1,2+0,43 мОм

Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ и заносим в сводную ведомость:

RК1=RЭ1=26,83 мОм, XК1=XЭ1=27,39 мОм

RК2=RЭ2+ RК1=62,75 мОм, XК2=XЭ2+ XК1=29,53 мОм

RК3=RЭ3+ RК2=83,32 мОм, XК3=XЭ3+ XК2=31,16 мОм

Определяем коэффициенты Ку:

q2=q3=1.

Таблица 8- Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	R, мОм	X, мОм	Z, мОм	Kу	IК, кА	IУК, кА	iУК, кА
К1	26,83	27,39	38,34	1,01	5,73	5,73	8,16
К2	62,75	29,53	69,35	1	3,17	3,17	4,47
К3	83,32	31,16	88,95	1	2,47	2,47	3,48

11. Выбор высоковольтного электрооборудования

Выбираем элегазовый выключатель для внутренней установки типа ВММ-10А-400-10У3.

Разъединитель не выбирается, так как выключатель выкатного типа.

12. Расчет заземляющего устройства

В качестве искусственных заземлителей применяем вертикальные заземлители - стержни длиной 5 м, диаметром 12 мм и горизонтальные заземлители - стальные полосы сечением 40?4 мм.

Принимаем предварительно количество стержней равное 10.

Выбираем коэффициент использования вертикальных электродов в=0,59.

Уточняем коэффициент использования вертикальных электродов.

в=0,6

Так как сопротивление вертикальных электродов меньше 4 Ом сопротивление горизонтальных электродов можно не рассчитывать.

Следовательно, ЗУ эффективно.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были решены поставленные задачи, были закреплены полученные теоретические знания. Важнейшим условием надежности действия сети и оборудования, а также безопасности их обслуживания является правильный их выбор в зависимости от технологического назначения помещений, в которых они должны работать.

В курсовом проекте большое внимание уделялось вопросам повышения экономии системы электроснабжения, снижения потерь электроэнергии, применения современного оборудования, а также приведены сведения о расчетах силовых сетей. Были приведены схемы электроснабжения. Для достижения всех этих целей использовалась различного рода справочная литература.

Курсовой проект обеспечивает качественные технические показатели, то есть у принятых вариантов высокое номинальное напряжение сети для перспективного развития производства, малое количество оборудования, кабелей и материалов. Простота и надежность, и наглядность схемы, готовность к росту нагрузок предприятия без существенной реконструкции действующей сети, есть условия для индустриального метода монтажа, удобства и безопасность эксплуатации.

Список литературы

1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения: методическое пособие для курсового проектирования: М.: Форум - ИНФРА - М, 2004.

2. Шеховцов В.П. Спавочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. - М.: Форум: Инфра-М, 2006.

3. Правила устройств электроустановок. - 6-ое изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2000.

4. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: М.: Энергоатомиздат, 1990.

5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: М.: Энергоатомиздат.

Размещено на Allbest.ru

...