Электроснабжение и электрооборудование цеха переработки сырья АО "АК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Проектирование силовых сетей цеха

1.1 Определение расчётных электрических нагрузок по цеху в целом и по узлам питания

1.2 Определение расчётных осветительных нагрузок цеха

1.3 Выбор и расчёт питающей сети цеха

1.4 Определение технико-экономических показателей по выбранным вариантам

1.5 Выбор и расчёт распределительной сети цеха

2 Проектирование искусственного освещения

2.1 Светотехнический расчёт освещения

2.2 Электроснабжение осветительной сети

3 Экономическая часть

3.1 Определение капитальных затрат в систему внутрицехового электроснабжения

3.2 Определение ремонтной сложности

3.3 Формирование плана по труду

3.4 Определение плановой сметы годовых эксплуатационных расходов на содержание и ремонт схемы внутрицехового электроснабжения промышленного предприятия

3.5 Определение экономического эффекта

4 Специальная часть проекта. Защита трансформаторов мощностью 400 кВ•А

4.1 Общие сведения о защитах трансформаторов

4.2 Расчёт цеховых трансформаторов

5 Охрана труда

5.1 Обслуживание кабельных линий

5.2 Заземление

6 Экология

6.1 Влияние АО «АК» на окружающую среду

6.2 Вредные и опасные факторы

6.3 Мероприятия по защите окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 кВ (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приёмников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

- обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

- быть удобными и безопасными в эксплуатации;

- иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

- иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приёмников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Широко применяют магистральные схемы типа блока трансформатор-магистраль (БТМ). В такой схеме отсутствует РУ низшего напряжения на цеховой подстанции, а магистраль подключается непосредственно к цеховому трансформатору через вводной автоматический выключатель. Магистральные схемы обеспечивают высокую надёжность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если этому не препятствуют территориальное расположение нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели.

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приёмников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Радиальные схемы электроснабжения применяют в тех случаях, когда невозможно применить магистральные схемы.

Экономичность электроснабжения достигается путем разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений, оптимальных значений сечений проводов и кабелей, числа и мощности трансформаторных подстанций, средств компенсации реактивной мощности и их размещения в сети.

1. Проектирование силовых сетей цеха

1.1 Определение расчетных электрических нагрузок по цеху в целом и по узлам питания

Одной из первых и основополагающих частей любого проекта системы электроснабжения является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях заводских сетей. Именно электрические нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей: сечения и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, компенсирующих устройств. Результаты расчетов нагрузок являются исходными материалами для всего последующего проектирования, поэтому ожидаемые расчетные нагрузки должны быть определены при проектировании возможно точнее. Обычно при определении ожидаемых нагрузок считают допустимыми ошибки в пределах ±10 %. Разработан ряд методов определения расчетных электрических нагрузок, основанных на широких технических и экспериментальных исследованиях, проведенных инженерами и учеными.

Расчетной электрической нагрузкой называется такая неизменная во времени нагрузка, которая вызывает такой же перегрев проводников над окружающей температурой или тепловой износ изоляции, как и реальная переменная во времени нагрузка.

В дипломной работе для определения расчетных электрических силовых нагрузок используется метод упорядоченных диаграмм, как наиболее точный метод. Кроме того, его применение обусловлено еще и тем, что имеется достаточный объем исходных данных для проектирования: заданы единичные номинальные мощности и количество электроприемников и известен режим их работы.

Потребители электроэнергии цеха переработки относятся к электроприемникам переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 0,4 кВ, ведомость нагрузок которых приведена в таблице 1.1.

Исходным параметром для определения расчетных нагрузок является номинальная мощность электроприемника р_ном, кВт, приведенная к продолжительности включения ПВ = 100 %.

Чтобы привести номинальную мощность электроприемника, соответствующую повторно-кратковременному режиму работы р_ном.п.к, кВт, к номинальной мощности режима продолжительного включения р_{ном.дл.,} кВт, следует воспользоваться формулой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(1.1)

где - заданная относительная продолжительность включения.

Определяем мощность токарного станка (№1) р_ном.п.к = 23,2 кВт при продолжительности включения ПВ = 100 %. Номинальная мощность при работе кран-балки в продолжительном режиме работы будет равна

Потребители электрической энергии в цехе переработки на 0,4 приведены в таблице 1.

Таблица 1.1 - Потребители электрической энергии на 0,4 кВ

Номер по плану	Наименование ЭП	Модель	Кол	Установленная мощность
				рном, кВт	?рном, кВт
1,2,3,4	Токарный восьмишпиндельный патронный полуавтомат	1А240П-8	4	23,2	92,8
5,6,7,8	Токарный восьмишпиндельный патронный полуавтомат	1А290П-6	4	37,7	150,8
9,10,11,12	Токарно-револьверныйстанок одношпиндельный автомат	1Б136	4	5,5	22
13,14	Горизонтальный станок глубокого сверления	ОС-901	2	7	14
15,16	Отделочно-расточный станок вертикальный повышенной точности	278	2	2,2	4,4
17,18	Координатно-расточный станок особо высокой точности	2421	2	10,12	20,24
19,20, 21	Горизонтально-расточный станок	ЛГ-14	3	7,62	22,86
22,23, 24	Внутришлифовальный станок	ЛГ-11	3	7,7	23,1
25,26	Алмазно-расточный станок вертикальный повышенной точности	2А78	2	2,9	5,8
27,28	Обдирочно-шлифовальный полуавтомат	КТ-81	2	7,3	14,6
29,30	Вертикально-сверлильный станок одношпиндельный	24135	2	4,125	8,25
31-36	Контейнеры		6	8	48
37	Мостовой кран	10 т., 36кВт	1	27,89	27,89
38-42	Сварочный трансформатор	САМ-400	5	9,75	48,75
43-55	Вентилятор		13	7	91
	Итого	-	55	168	594,54
Fцеха = 60Ч48 = 2880 мІ

Определение расчетных нагрузок 0,4 кВ по цеху производится в следующем порядке.

Все электроприемники цеха разбиваются на две группы:

1) группа А - в нее входят электроприемники, имеющие переменный график нагрузки и работающие в кратковременном и повторно-кратковременном режимах (металлообрабатывающие станки, подъемно-транспортное оборудование, сварочные аппараты и машины, прессы, молоты, индукционные закалочные установки и т.п.);

2) группа Б - в нее входят электроприемники, работающие в продолжительном режиме с маломеняющимся графиком нагрузки (вентиляторы, насосы, компрессоры, нагревательные устройства т. п.).

Кроме того, в пределах каждой группы электроприемники делятся еще на характерные подгруппы, имеющие одинаковый режим работы и показатели: коэффициент использования активной мощности к_иi и коэффициент мощности cosц_i. Эти показатели для каждой характерной подгруппы определяются по справочной литературе [10, с.17], [3, с.37].

В соответствии с методом упорядоченных диаграмм для каждой характерной подгруппы электроприемников в обеих группах А и Б определяются средние нагрузки:

1) активная Р_{срi ,} кВт по формуле

Р_срi = К_иi.•?Р_ном.i (1.2)

где ?Р_ном.i - суммарная номинальная мощность электроприемников характерной подгруппы, кВт;

2) реактивная Q_срi, квар по формуле

Q_срi = tgц_i• Р_срi (1.3)

где tgц_i - коэффициент реактивной мощности, соответствующий cosцi электроприемников характерной подгруппы.

Значения к_иi и cosц_i определяются по справочной литературе [10, с.17], [3, с.37].

Подставляя известные данные в (1.1) и (1.2) получим

Р_ср.i = 48,75 · 0,5 = 24,4 кВт,

Q_ср.i = 0,75 · 24,4 = 18,3 квар.

Полученные расчетные значения средних нагрузок записываются в таблицу 1.2.

Расчетная активная нагрузка, вычисляемая по методу упорядоченных диаграмм, Р_р, кВт определяется по формуле

Р_р = К_м.а.•?Р_ср.i (1.4)

где К_м.а - коэффициент максимума активной мощности.

Для электроприемников группы Б коэффициент максимума активной мощности К_м.а равен единице, поэтому их расчетные активная и реактивная нагрузки равны средним, т.е.

Р_{р Б} = ?Р_{ср.i Б},

Q_{р Б} = ?Q_{ср.i Б}.

Коэффициент максимума К_м.а для электроприемников группы А является функцией двух величин: коэффициента использования по группе К_и.г.А и эффективного числа электроприемников n_эф в группе.

Значение коэффициента использования по группе К_и.г.А определяется по соотношению

(1.5)

Эффективное число электроприемников n_эф есть число равных по мощности электроприемников с одинаковым режимом работы, которые при той же суммарной номинальной мощности обусловливает ту же величину расчетной нагрузки, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы электроприемников.

Значение n_эф определяется по формуле

. (1.6)

Подставляя известные данные в (1.5) получим

Когда мощности электроприемников в группе отличаются друг от друга менее чем в три раза, т.е. m < 3, то рекомендуется принимать n_эф = n.

Вычислив значения К_и.гА и n_эф для приемников группы А, по [10, с.20] определяется значение коэффициента максимума К_ма и по формуле (1.4) определяется расчетная активная нагрузка Р_р.А

Р_р = 1,22_.• 232,9 = 284,138 кВт.

Расчетная реактивная нагрузка Q_р.А, квар электроприемников группы А определяется в зависимости от значения n_эф следующим образом:

а) если n_эф >10, то Q_р.А = ?Q_ср.i.А = 188,2;

б) если n_эф <10, то Q_р.А = 1,1•?Q_ср.i.А.

Полученные значения нагрузок Р_р.А и Q_р.А записываем в соответствующие графы таблицы 1.2.

1.2 Определение расчетных осветительных нагрузок цеха

Значение расчетной активной осветительной нагрузки Р_р.о, кВт предварительно определяется методом удельной мощности на единицу площади по формуле

Р_р.о = Р_ном.о • К_с.о (1.7)

где Р_ном.о - номинальная мощность осветительной нагрузки, кВт;

К_с.о - коэффициент спроса осветительной нагрузки, определяемый

по [8, с. 336].

Номинальная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле

Р_ном.о = р_уд • F (1.8)

где р_уд - удельная мощность освещения на единицу производственной площади, кВт/м²,определяемая по [8, с. 148 - 167], принимаем 14,3 кВт/м²;

F - площадь цеха, м².

Расчетная реактивная осветительная нагрузка Q_р.о, квар определяется по формуле (если предполагается установка для освещения газоразрядных источников света)

Q_р.о = Р_р.о • tgц_о (1.9)

где tgц_о - коэффициент реактивной мощности, соответствующий коэффициенту мощности cosц_о = 0,95 с учетом индивидуальной или групповой компенсации реактивной мощности источников света.

Подставляя известные данные в (1.7) - (1.9) получим

Р_ном.о = 14,3 • 2880 = 41,18 кВт,

Р_р.о = 41,18 • 0,95 = 39,1 кВт,

Q_р.о = 39,1 • 0,48 = 18,8 квар.

Полученные значения расчетных активной Р_р.о и реактивной Q_р.о нагрузок записываем в таблицу 1.2 в строке для нагрузок освещения.

Расчетные нагрузки активная Р_р.ц и реактивная Q_р.ц определяются суммированием расчетных нагрузок силовых электроприемников групп А и Б и нагрузки освещения, т. е.

Р_р. = Р_р.А + Р_{р Б} + Р_р.о (1.10)

Q_р. = Q_р.А + Q_{р Б} + Q_р.о(1.11)

Полная расчетная нагрузка цеха S_р.ц, кВ•А определяется по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(1.12)

Подставляя известные данные в (1.10) - (1.12) получим

Р_р.ц = 48,4 + 284,138 + 39,1 = 371,638 кВт,

Q_р.ц = 36,3 + 188,2 + 18,8 = 243,3 квар,

кВ·А.

По значению полной расчетной нагрузки определяется мощность ТП, а также сечение питающей цех линии.

Выбираем мощность цехового трансформатора из условия коэффициента загрузки

.

Принимаем к установке трансформатор ТМ 2Ч400.

Чтобы выбрать сечение линии, необходимо вычислить расчетный ток в ней, который определяется по формуле

А.

Для выбора и проверки коммутационно-защитной аппаратуры необходимо знать пиковую (кратковременную) нагрузку. Пиковой нагрузкой группы электроприемников называется кратковременная нагрузка (1-2 с), обусловленная пуском электродвигателей, эксплуатационными короткими замыканиями электросварочных аппаратов и т.п. Пиковый ток группы электроприемников, работающих при отстающем токе i_пик, А определяется по формуле

I_пик = I_р.ц - к_и • I_{ном.наиб} + I_п.наиб (1.13)

где к_и - коэффициент использования наибольшего по мощности электроприемника в группе (цехе);

I_{ном.наиб} - номинальный ток наибольшего по мощности электроприемника, А;

I_п.наиб - пусковой ток наибольшего по мощности электроприемника,

А, может быть принят равным (5- 7,5)•I_ном.

I_пик = 583,4 - 0,75 · 72,9 + (5· 72,9) = 911,5 А.

Номинальный ток наибольшего по мощности электроприемника, в группе (цехе) определяется по формуле

А.

При выполнении дипломной работы допускается принять номинальный коэффициент полезного действия электроприемников (при отсутствии данных) равным:

1) для электродвигателей - 0,8 ч 0,9;

2) для нагревательных устройств - 0,7 ч 0,75;

3) для сварочных аппаратов - 0,85.

Таблица 1.2 - Определение расчетных электрических нагрузок по цеху в целом и по узлам питания

Наименование электроприёмника		Установленная	Ки	cosц	tgц	Средние нагрузки
	n,	мощность, кВт
	шт.	1-го ЭП	суммар.				Рср,	Qср,
		pном	Рном				кВт	квар
Группа Б
вентиляторы	13	9,75	48,75	0,5	0,8	0,75	24,4	18,3
нагреват. устройства	6	8	48	0,5	0,8	0,75	24	18
Итого по группе Б	19		96,75	0,5			48,4	36,3
Группа А
металлообр. станки	30	2,2-37,7	378,85	0,5	0,8	0,75	189,4	142,1
свар. оборудование	5	9,75	48,75	0,55	0,65	1,17	26,8	31,4
под. транс. об.	1	27,89	27,89	0,6	0,75	0,88	16,7	14,7
Итого по группе А	36		455,49	0,51			232,9	188,2
Эл. освещение
Всего по цеху	55
Группа Б
вентиляторы	3	7	21	0,6	0,8	0,75	12,6	9,5
нагреват. устройства	6	8	48	0,5	0,8	0,75	24	18
Итого по группе Б	9		69	0,53			36,6	27,5
Группа А
под. транспорт. об.	1	27,89	27,89	0,5	0,8	0,75	13,9	10,4
Итого по группе А	1		32,015	0,51			16,4	12,3
Всего по Л1	10
Группа Б
вентиляторы	4	7	28	0,6	0,8	0,75	16,8	12,6
Итого по группе Б	4		28	0,6			16,8	12,6
Группа А
свар. оборудование	5	9,75	48,75	0,55	0,65	1,17	26,8	31,4
Итого по группе А	5		48,75	0,55			26,8	31,4
Всего по Л2	9
Группа Б
вентиляторы	1	7	7	0,6	0,8	0,75	4,2	3,2
Итого по группе Б	1		7	0,6			4,2	3,2
Группа А
металлообр. станки	9	4,125-10,12	58,165	0,5	0,8	0,75	29,1	21,8
Итого по группе А	9		58,165	0,5			29,1	21,8
Всего по Л3	10
Группа Б
вентиляторы	2	7	14	0,6	0,8	0,75	8,4	6,3
Итого по группе Б	2		14	0,6			8,4	6,3
Группа А
металлообр. станки	9	2,9-7,62	55,085	0,6	0,8	0,75	33,1	24,8
Итого по группе А	9		55,085	0,6			33,1	24,8
Всего по Л4	11
Группа Б
вентиляторы	3	7	21	0,6	0,8	0,75	12,6	9,5
Итого по группе Б	3		21	0,6			12,6	9,5
Группа А
металлообр. станки	4	23,2	92,8	0,6	0,8	0,75	55,7	41,8
Итого по группе А	4		92,8	0,6			55,7	41,8
Всего по Л5	7
Группа А
металлообр. станки	8	5,5-37,7	172,8	0,6	0,8	0,75	103,7	77,8
Итого по группе А	8		172,8	0,6			103,7	77,8
Всего по Л6	8

1.3 Выбор и расчет питающей сети цеха

Вариант №1. Для приема и распределения электроэнергии к группам электроприемников в сетях напряжением до 1 кВ применятся распределительные пункты типа ПР21 как для нормальной. Основные технические данные приведены в [6, с. 187], [1, с. 155-157].

Выбор конструктивного исполнения сети. Основными требованиями при выборе типа способа прокладки различных проводников являются: стойкость изоляции проводников, наружных покровов к воздействиям окружающей среды; механическая прочность, электро- и пожаробезопасность, гибкость изменения схемы сети и трасс питания отдельных линий к электроприемникам.

Для питающих линий, прокладываемых внутри помещений с нормальной средой, рекомендуется принимать к установке кабели с алюминиевыми жилами, с резиновой или пластмассовой изоляцией, в поливинилхлоридной или резиновой оболочках, бронированные и небронированные. Допустимые длительные токовые нагрузки для указанных кабелей приведены в [10, с. 200 - 202].

Выбор аппаратов защиты. Согласно [14, с. 397] аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах.

Токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках. Номинальный ток защищающего от перегрузки теплового расцепителя автоматического выключателя выбирают только по длительному расчетному току линии

I_{ном.раб} ? I_дл(1.13)

Номинальный ток электромагнитного I_{эл.расц} , А или комбинированного расцепителя автоматических выключателей выбирают также по длительному расчетному току линии по условию

I_{эл.расц} ? I_дл(1.14)

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I_{сраб.эл}, А проверяется по максимальному кратковременному (пико-вому) току линии по условию

I_{сраб.эл} ? 1,25 • I_кр (1.15)

Производим проверку вышеуказанных условий, подставив известные зна-чения формулы (1.13) - (1.14)

I_{ном.раб} = 630 А ? I_дл = 153,5 А,

I_{эл.расц} = 500 А ? I_дл = 153,5 А,

I_{сраб.эл} = 4000 А ? 1,25•I_кр. = 1,25•344,8 = 431 А.

Выбор сечений кабелей питающих линий. При нормальных услови-ях прокладки проводников К_защ = 1 и условия выбора упрощаются

I_доп ? I_р (1.16)

I_доп ? К_защ • I_защ(1.17)

По формулам (1.16) и (1.17)производим проверку условий

I_доп = 385 А ? I_р = 153,5 А,

I_доп = 385 А ? К_защ • I_защ.= 1?153,5 А.

Таким образом, принимаем для Л0 сечение кабеля 2Ч240 ммІ.

Если последнее условие выбора сечения не выполняется, то принимается следующее стандартное сечение кабеля или провода.

Выбранные сечения питающих кабельных линий проверяются на потерю напряжения ?U_п, % по формуле

,

где I_р - расчетный ток линии, А;

? - длина линии, км;

r₀, x₀ - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км;

cosц, sinц - коэффициенты мощности нагрузки линии.

Подставив известные данные получим

%.

Варианта №2. Для приема и распределения электроэнергии к группам электроприемников в сетях напряжением до 1 кВ применяются магистральные шинопроводы, от которых в свою очередь приёмники получают питание радиально.

1.4 Определение технико-экономических показателей по выбранным вариантам

В данном разделе определяем, какой из выбранных вариантов будет наиболее эффективным. Определяем капиталовложения в кабельные линии по формуле

(1.19)

где - стоимость одного километра линии, тыс.тенге/км;

l - длина линии, км;

n - число цепей;

m - число кабелей в цепи, шт.

Подставив значения в формулу (4.19), получаем

831,6·0,062·1·1 = 51,6 тыс.тенге.

Определяем амортизационные потери в линиях по формуле

(1.20)

где - норма амортизационных отчислений для кабельных линий, равная 4%.

Подставляем значения в формулу (4.20) и получаем

51,6·0,02 = 1,2 тыс.тенге.

Определяем коэффициент загрузки k_з линии Л1 по формуле

.

Таблица 1.3 - Определение капитальных затрат и расхода цветного металла

Номер	Марка и	l,	g,	G,	Сл,	Кл,
линии	сечение	км	т/км	т	тыс. тенге	тыс.
	кабеля				км	тенге
Вариант №1
Л1	ААБГ(3х185)	0,062	1,48	2,07	831,6	51,6
Л2	ААБГ(3х120)	0,01	0,96	0,49	610,4	6,1
Л3	ААБГ(3х25)	0,01	0,96	0,49	610,4	6,1
Л4	ААБГ(3х50)	0,01	0,96	0,49	610,4	6,1
Л5	ААБГ(3х70)	0,01	0,96	0,49	610,4	6,1
Л6	ААБГ(3х120)	0,01	0,96	0,49	610,4	6,1
Вариант№2
ШМА1	ШМА1(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44
ШМА1	ШМА1(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44
ШМА1	ШМА1(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44
ШМА1	ШМА1(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44
ШМА1	ШМА1(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44
ШМА2	ШМА2(20х3)	0,08	1,5	0,12	1768	141,44

Определяем потери мощности в линии ДР_л, кВт по формуле

(1.21)

где - потери мощности на 1 км линии, кВт/км.

Подставив значения в формулу (1.21), получим

= 0,84²·0,62·2·1·91 = 20,38 кВт.

Определяем потери электроэнергии в линии ДЭ_Л1, тыс. кВт·ч по формуле

= 20,38·3999,6 = 7,64 тыс.кВт·ч/год.

Определяем стоимость потерь в линии С_пл, тыс.тенге по формуле

= 7,64·3, 5 = 26,74 тыс.тенге/год.

Расчет технико-экономических. Определяем капитальные вложения К_i по выбранному варианту, тыс.тенге по формуле

(1.22)

где - капитальные затраты на линии или шинопроводы, тыс.тенге.

Таблица 1.4 - Определение эксплуатационных расходов и потерь электроэнергии в линиях внутрицеховой сети

Номер линии	Марка и сечение, ммІ	Iрасч, А	I'доп, А	Кз	КІз	l, км	Co, тенге/ кВтч	ф, ч	цл, %	ДРном, кВт/м	ДРл, кВт	ДЭл, тыс. кВтч	Спл, тыс. тенге/ год	Кл, тыс. тенге	Сал, тыс. тенге/ год
Вариант №1
Л1	2ААБ(3х50)	205,7	440	0,47	0,22	0,062	3,5	3999,6		70	1,91	7,64	26,74
Л2	2ААБ(3х35)	212,1	440	0,48	0,23	0,01	3,5	3999,6		70	0,32	1,28	4,48
Л2	2ААБ(3х35)	212,1	440	0,48	0,23	0,01	3,5	3999,6		70	0,32	1,28	4,48
Л2	2ААБ(3х35)	212,1	440	0,48	0,23	0,01	3,5	3999,6		70	0,32	1,28	4,48
Л2	2ААБ(3х35)	212,1	440	0,48	0,23	0,01	3,5	3999,6		70	0,32	1,28	4,48
Л2	2ААБ(3х35)	212,1	440	0,48	0,23	0,01	3,5	3999,6		70	0,32	1,28	4,48
Итого							3,5		2			8,9	31,22	57,7	1,2
Вариант №2
ШМА1	20х3	205,7	275	0,75	0,56	0,08	3,5	3999,6		70	6,27	25,08	87,78
ШМА2	20х3	212,1	275	0,77	0,59	0,08	3,5	3999,6		70	6,61	26,44	92,54
ШМА2	20х3	212,1	275	0,77	0,59	0,08	3,5	3999,6		70	6,61	26,44	92,54
ШМА2	20х3	212,1	275	0,77	0,59	0,08	3,5	3999,6		70	6,61	26,44	92,54
ШМА2	20х3	212,1	275	0,77	0,59	0,08	3,5	3999,6		70	6,61	26,44	92,54
ШМА2	20х3	212,1	275	0,77	0,59	0,08	3,5	3999,6		70	6,61	26,44	92,54
Итого							3,5		2			51,52	180,32	282,88	5,66

Подставляя значения в формулу (1.22) получаем

57,7 тыс.тенге,

282,9 тыс.тенге.

Определяем суммарные стоимостные затраты на потери мощности , тыс.тенге по формуле

(1.23)

Подставляя известные значения в формулу (1.23), получаем

31,22 + 1,2 = 32,42 тыс.тенге/год,

180,32 + 5,66 = 185,98 тыс.тенге/год.

Определяем общие затраты , тыс.тенге по вариантам по формуле

(4.24)

Подставляя известные значения в формулу (4.24), получаем

57,7 + 32,42 = 39,6 тыс.тенге/год,

282,9 + 185,98 = 221,3 тыс.тенге/год.

Результаты технико-экономического сравнения сведены в таблицу 1.5.

Из таблицы 1.5 видно, что вариант №1 схемы внутрицехового электроснабжения является наиболее экономичным по сравнению с вариантом №2, поэтому электроснабжение производим этим вариантом.

Таблица 1.5 - Сравнение вариантов внутризаводского электроснабжения

Вариант		ДЭ, тыс. кВт·ч	G, т
	К, тыс. тенге	С?, тыс. тенге/ год	З, тыс. тенге/ год
Вариант №1	57,7	32,42	39,6	8,9	2,56
Вариант №2	282,9	185,98	221,3	51,52	0,24

1.5 Выбор и расчёт распределительной сети цеха

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя

I_{доп.пров} ? К_защ • I_защ .

Расчетная потеря напряжения в выбранном сечении провода распределительной сети при известных номинальном токе электроприемника I_ном, А и длине линии l, км определяется по формуле

(r_о • cosц + x_о• sinц)•100 %.

Суммарная потеря напряжения до электроприемника ?U_?, % складывается из потери напряжения в питающей линии ?U_п, % и потери напряжения в распределительной линии ?U_р, %

?U_? = ?U_п + ?U_р.

Произведем расчет для линии Л1, от которой запитан токарный восьмишпиндельный патронный полуавтомат (№1 по плану). Определяем номинальный ток приемника

А.

По полученному значению тока определяем сечение провода. По условиям

70 А ? 49 А.

Определяем пусковой ток приемника

А.

Ток отсечки электромагнитного расцепителя

1600 А ? 1,25• 147 = 183,5 А.

Суммарная потеря напряжения до электроприемника ?U_?,% складывает-ся из потери напряжения в питающей линии ?U_п,% и потери напряжения в рас-пределительной линии ?U_р,% по формуле

?U_? = ?U_п + ?U_р.(1.18)

Подставив данные в формулу (1.18), найдем суммарную потерю напряжения до электроприемника ?U_?, %

?U_? = 0,83 + 0,282 = 1,112 % .

Полученная суммарная потеря напряжения удовлетворяет условиям допустимых потерь напряжения (5,5 %).

2. Проектирование искусственного освещения

2.1 Светотехнический расчет освещения

Размещение светильников. При системе общего освещения применяется равномерное размещение светильников, при котором обеспечивается достаточная равномерность освещенности по всей площади помещения в целом.

Т.к. высота помещения больше 6 м, то принимаем к установке лампы ДРЛ как наиболее оптимальные.

Наилучшими вариантами равномерного размещения светильников являются шахматное размещение и по сторонам квадрата (расстояния между светильниками в ряду и между рядами светильников равны). Размещение светильников по сторонам квадрата следует производить по оптимальным значениям относительного расстояния л_э, равного

л_э = L/h (2.1)

где L - расстояние между светильниками в ряду или рядами люминесцентных светильников, м;

h - высота подвеса светильника над условной рабочей поверхностью, м.

Для светильников с типовыми кривыми силы света, рекомендуемые значения л_э приведены в литературе [8, с. 123]. Принимаем значение л_э = 1 как оптимальное для ламп ДРЛ.

Расчетная высота h, м определяется по формуле

h = H - h_с - h_р (2.2)

где H - высота помещения (из исходных данных), м;

h_с - расстояние светильника от перекрытия или свес светильника, м (принимаем 1,2 м);

h_р - высота расчетной поверхности над полом (принята условно 0,8 м);

h - расчетная высота, м.

Подставляя известные значение в формулу (2.2) получаем

h = 12 - 1,2 - 0,8 = 10 м.

Зная расчетную высоту подвеса светильников h и значение л_э, определяем по (2.1) расстояние между светильниками в ряду или между рядами светильников, т.е.

L = л_э • h = 1,1 · 10 = 11 м.

Светильники с «точечными» источниками света (лампы накаливания или ДРЛ) располагают по вершинам квадратных, прямоугольных или треугольных полей. Для освещения помещений, стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства и ферменными перекрытиями, выбираем светильники прямого света типа «Глубокоизлучатель». Типовая кривая силы света: глубокая. Светильник глубокого светораспределения, что позволяет направить основную часть светового потока на рабочие поверхности. Для ослабления слепящего действия выбираем светильники с защитным углом 15є типа РСП05/Г0З.

При прямоугольных полях рекомендуется соблюдать соотношение

(2.3)

где L_а - расстояние между светильниками в ряду, м;

L_b - расстояние между рядами светильников, м.

м.

Производим размещение светильников, то есть, определяем число рядов m и количество светильников в одном ряду n, вычисляем общее количество светильников в помещении N, шт.

N = n Ч 4 = 8 · 5 = 40.

Выбор освещенности. Выбор освещенности Е, лк производится на основе норм, предусмотренных СНиП II - 4-79. Нормированное значение освещенности зависит от разряда выполняемой в производственном помещении работы, от контраста объекта различения с фоном и от характеристики фона. Разряд зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения. Значения освещенности выбираются по литературе [8, с.312]. Принимаем значение Е = 200 лк.

Расчет мощности осветительной установки методом коэффициента использования. Для выбора мощности лампы необходимо рассчитать световой поток лампы, применяя метод коэффициента использования светового потока. Коэффициент использования з показывает, какая часть светового потока ламп попадает на рабочую поверхность.

Коэффициент использования з зависит от типа светильника (КСС), коэффициентов отражения потолка с_п %, стен с_с %, рабочей поверхности с_р % и от индекса помещения i. Индекс помещения определяется по формуле

(2.4)

где А и В - длина и ширина освещаемого помещения, м.

Подставляя известные данные в формулу (2.4) получим

.

По [9, с. 324] принимаем значение з = 0,54. Значения коэффициентов отражения потолка с_п %, стен с_с %, рабочей поверхности с_р % равны 30, 10, 10 % соответственно.

На основании этого определения световой поток лампы в каждом светильнике Ф, лм, необходимый для обеспечения заданной минимальной освещенности Е, лк определяется по формуле

(2.5)

где К_з - коэффициент запаса, определяемый по литературе [9, с.189];

S - площадь рабочей поверхности помещения, м²;

Z - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению средней освещенности Е_ср к нормированной минимальной Е_min (принимаем для ДРЛ Z = 1,15 [8, с. 323].

Подставляя известные данные в формулу (2.5) получим

лк.

По полученному значению светового потока выбираем мощность лампы так, чтобы номинальный световой поток лампы был равен расчетному или незначительно отличался (± 10 %) от него. Технические характеристики дуговых ртутных ламп высокого давления ДРЛ приведены в [9, с.95]. Принимаем к установке лампы ДРЛ1000 мощностью 1000 Вт каждая со свето-вым потоком 55000 лм.

2.2 Электроснабжение осветительной сети

Определение расчетных нагрузок освещения.

Расчетная нагрузка питающей осветительной сети определяется по методу коэффициента спроса освещения К_с.о.

Установленная мощность осветительной питающей сети Р_ном.о, кВт при известном количестве ламп в помещении N определяется по формуле

Р_ном.о = Р_ном.л • N = 1000 • 40 = 40000 Вт (2.6)

При определении Р_р.о для сетей с газоразрядными лампами необходимо учесть потери мощности в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), которые учитываются коэффициентом К_ПРА (принимаем для ламп ДРЛ К_ПРА = 1,1)_, т.е.

Р_р.о = Р_ном.о• К_с.о• К_ПРА (2.7)

Определяем реактивную мощность, квар

(2.8)

Полная мощность равна, кВ·А

(2.9)

По известным формулам (2.7) - (2.9) определяем расчетные нагрузки на распределительных линиях

Р_р.о = 40000 • 0,95 • 1,1 = 41800 Вт,

вар,

В·А = 44,02 кВ·А.

Расчетная нагрузка групповых (распределительных) линий определяется аналогично, но в формулу (2.6) вместо общего количества ламп в помещении N подставляется количество ламп n в одном ряду. Кроме того, коэффициент спроса К_с.о для групповых сетей освещения принимается равным единице. По известным формулам (2.6) - (2.9) определяем расчетные нагрузки на распределительных линиях

Р_ном.о = Р_ном.л • N = 1000 • 8 = 8000 Вт,

Р_р.о = Р_ном.о• К_с.о• К_ПРА = 8000 • 1 • 1,1 = 8800 Вт.

вар,

В·А.

Определение сечений проводников питающей и распределительной сетей. Выбор сечений проводников осветительной сети производится по условию механической прочности и по допустимому нагреву.

Наименьшие допустимые сечения проводников по механической прочности приведены в литературе [8, с.337,338].

Выбор сечения проводника по нагреву производится по условию

I _доп ? I_р (2.10)

где I_доп - длительно допустимый ток выбранного сечения проводника, А;

I_р - расчетный ток линии, А.

Расчетный ток в линии, прохождение которого вызывает нагрев проводника, определяется по формуле (как для трехфазной сети, с нулем и без нуля, при равномерной нагрузке фаз)

.

где - полная мощность нагрузки одной линии, В·А;

cosц - коэффициент мощности нагрузки;

U_л - линейное напряжение сети, В.

Полученные значения расчетных токов сравниваются по условию (2.10) с длительно допустимыми токами для проводов и кабелей, приведенными в литературе [8, с. 340 - 342]. Предварительно принимаем сечение провода питающей линии 35 мм² с I _доп = 140 А, что подходит по условию. Определение потерь напряжения. Одной из важных задач по проектированию осветительных сетей является обеспечение у ламп необходимого уровня напряжения, установленного нормативными документами, так как это зависит от сечений проводников.

Для этой цели производится расчет осветительной сети по потере напряжения. Полученное значение расчетной потери напряжения ДU_р?,% сравнивается с допустимой (располагаемой) потерей напряжения ДU_доп,%, то есть должно выполняться условие

ДU_доп ? ДU_р?(2.11)

Допустимые потери напряжения осветительной сети ДU_доп, % зависят от мощности трансформатора S_ном.т , коэффициента его загрузки К_з , и коэффициента мощности нагрузки cos ц и приведены в литературе [9, с. 290].

При заданных номинальном напряжении сети и материале проводника потеря напряжения на каждом участке питающей сети ДU_{расч.п.с}, % определяется по формуле

(2.12)

где М - момент нагрузки, кВт•м;

с - коэффициент сети, зависящий от номинального напряжения сети, системы сети и рода тока, материала проводника, значения которого приведены в литературе [8, с. 348];

s - сечение проводника, мм².

Момент нагрузки питающей линии М, кВт•м равен произведению мощности нагрузки S, кВ·А на длину линии L, м

М = S • L (2.13)

Подставляя в формулы (2.13) - (2.12) известные данные для питающей линии получим

М = 44 • 15 = 660 кВ·А·м,

.

Потеря напряжения в распределительной (групповой) линии ДU_{расч.р.с},%

(2.14)

где m - момент нагрузки распределительной линии, кВт•м.

Момент нагру...