Электроснабжение и электрооборудование участка механосборочного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Чапаевский химико-технологический техникум

Специальность 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования в промышленности

Курсовой проект

По дисциплине: Электроснабжение отрасли

Тема проекта:

Электроснабжение и электрооборудование участка механосборочного цеха

Выполнил студент 3 курса 34 группы

Кадушников Андрей Владимирович

Руководитель проекта А.А. Лабушева

г. Чапаевск



Задание

на выполнение курсового проекта (работы) по дисциплине: Электроснабжение отрасли

Студенту 3 курса 34 группы Кадушникову Андрею Владимировичу

Специальность 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования в промышленности

Тема проекта: Электроснабжение и электрооборудование участка механосборочного цеха

Исходные данные:

1. План расположение электрооборудования на объекте

2. Перечень электрооборудования объекта

3. Краткая характеристика производства и потребителей электроэнергии по объекту

I. Перечень подлежащих рассмотрению вопросов:

Введение

1. Общая часть

1.1 Охарактеризуйте объект электроснабжения, электрических нагрузок и его технологический процесс

1.2 Классифицируйте помещение по взрыво-, пожаро-, электро безопасности

2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Определите категорию надежности электроснабжения и выберите схему электроснабжения

2.2 Рассчитайте электрические нагрузки, компенсирующие устройства и выберите трансформатор

2.3 Рассчитайте и выберите элементы электроснабжения

2.3.1 Выберите аппараты защиты и распределительные устройства

2.3.2 Выберите линии электроснабжения, характерные линии

2.4 Рассчитайте токи короткого замыкания и проверьте элементы характерной линии электроснабжения

2.4.1 Выберите точки и рассчитайте короткое замыкание

2.4.2 Проверьте элементы по токам короткого замыкания

2.4.3 Определите потери напряжения

3. Составьте ведомости монтируемого электрооборудования и электромонтажных работ

4. Опишите организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ

Заключение

Литература

II. Графическая часть проекта

Лист 1. План расположения электрооборудования на объекте

Лист 2. Принципиальная однолинейная электрическая схема электроснабжения электрического оборудования объекта

Руководитель проекта А.А. Лабушева



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Характеристика механосборочного цеха, электрических нагрузок

и его технологического процесса

1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

2. Расчётно-конструктивная часть

2.1 Категория надёжности ЭСН и выбор схемы ЭСН

2.2 Расчёт электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов

2.3 Расчёт и выбор элементов ЭСН

2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

2.3.2 Выбор линий ЭСН, характерной линии

2.4 Расчёт токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН

2.4.1 Выбор точек и расчёт КЗ

2.4.2 Проверка элементов по тока КЗ

3. Составления ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ

4. Организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ

Заключение

Литература



Введение

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

В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энергообъединений.

Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемерного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др. Развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.

Актуальность проекта заключается в том, что современный специалист техник-электрик должен уметь качественно спроектировать электроснабжение и электрооборудование механосборочного цеха, так как от этого зависит работоспособность электрооборудования, своевременный выпуск продукции, производительность работников на производстве, а также оценка эффективности работы цеха на основе технико-экономических показателей. Проблема проекта: в условиях современного производства может быть неправильно составлена схема электроснабжения и неправильно выбраны вспомогательные устройства, что приведет к остановке работы цеха. Цель данного проекта: Изучить и рассчитать электроснабжение и электрооборудование механосборочного цеха.

Задачи проекта:

1. Рассмотреть условия производства

2. Рассчитать электрические нагрузки силовых электроприемников

3. Произвести выбор мощности и числа цеховых трансформаторных подстанций

4. Определить мощность компенсирующих устройств

5. Рассчитать ток короткого замыкания и выбрать коммутационные аппараты

6. Составить схему электроснабжения механосборочного цеха

7. Рассчитать технико-экономические показатели

Объект исследования: механосборочный цех.

Предмет исследования: электроснабжение механосборочного цеха и технико-экономические показатели.

Методы исследования:

1) Изучение и анализ литературы нормирования документа по электроснабжению отрасли

2) Расчет характеристик промышленного оборудования

3) Проектировка схемы электроснабжения

4) Разработка мероприятий по технике безопасности

5) Обобщение результатов и оформление работы

Перечень ЭО участка механосборочного цеха:

Наименование ЭО	Рэп кВ	Примечание
Наждачные станки	2,2	1 - фазные
Карусельно- фрезерные станки	10
Вертикально-протяжные станки	14
Токарные полуавтоматы	20,5
Продольно-фрезерные станки	25
Горизонтально-расточные станки	17,5
Вертикально-сверлильные станки	7,5
Агрегатные горизонтально-сверлильные станки	17
Агрегатные вертикально-сверлильные станки	13
Шлифовально-обдирочные станки	4
Вентиляторы	4,5
Круглошлифовальные станки	5
Закалочная установка	16
Клепальная машина	5



2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Все электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории.

Электроприёмники І категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников І категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники ІІ категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

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

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

Для электроприемников ІІ категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

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

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

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают 1 суток. Электроприемники в отношении обеспечения надежности электроснабжения по заданию относятся к электроприемникам ІІ и III категорий.

Сварочный участка цеха по категории надежности ЭСН относится к потребителям 2 и 3 категории. Так как в случае отстановки подачи напряжения не произойдет человеческих жертв и не будет массового недоотпуска продукци, выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором и магистральную схему электроснабжения.

2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов

Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители, распределенные относительно равномерно по площади цеха.

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей. Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП), если главные магистрали не применяются.

К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники.

Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

К секциям шин подключены РП-1, ШР-1, ШР-2, ШТР-1, ШТР-2 и ЩО.

ШТР-1 через линейные выключатель запитывает электроприемник №1, 2, 3, 9, 10, 11, 16, 17, 24, 25, 26, 27.

ШТР-2 через линейные выключатель запитывает электроприемник №,18, 19, 20, 21, 22, 28, 29.

ШР-1а через линейные выключатели запитывает электроприемники №4, 5, 6, 12, 13, 14,

ШР-2 через линейные выключатели запитывает электроприемники №7, 8, 15, 23, 30, 31.

2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов

Расчет электрических нагрузок группы электроприемников

Расчеты ведутся методом коэффициента максимума. Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) рассчитанных нагрузок группы электроприемников.



Рм. = Км Рсм.; Qм. = К_м' Qсм.; Sм. =

где Рм. - максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм. - максимальная реактивная нагрузка, квар;

Sм. - максимальная полная нагрузка, кВА;

Км - коэффициент максимума активной нагрузки, определяется по (8,табл. 1.5.3) и зависит от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников;

Км' - коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм. - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм. - средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену, квар.

Qсм. = Р см tgц;

где Ки - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации (8, табл. 1.5.1);

Рн. - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

tgц - коэффициент реактивной мощности;

nэ = F(n, m, Ки ср, Рн) - эффективное число электроприемников, может быть определено по упрощенным вариантам (8, табл.1.5.2);

Ки ср - средний коэффициент использования группы электроприемников,

· Средний коэффициент мощности cosц и средний коэффициент реактивной мощности tgц.

;

m - показатель силовой сборки в группе

m = Рн. нб. / Рн. нм.,

где Рн нб, Рн нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе.

В соответствии с практикой проектирования принимается Км' = 1,1 при nэ < 10; Км' = 1 при nэ > 10.

Производим расчет нагрузок и составляем сводную ведомость нагрузок по электромеханическому цеху в табличной форме (табл. 2.1).

В графу 1 записывается наименование групп электроприемников и узлов питания.

В графу 2 записывается мощность электроприемников и узлов питания (Р_н).

В графу 3 записывается количество электроприемников для групп и узла питания (n)

В графу 4 для групп приемников и узла питания заносятся суммарная номинальная мощность (Р_н?)

?Р_{н = .;}

В графу 5 записывается коэффициент использования электроприемников (К_и)

В графы 6 и 7 для групп приемников записываются tgц. и cosц. Определяется по (4, табл. 1.5.1).

В графу 8 для групп приемников записываются показатель силовой сборки в группе m>3

В графу 9 записывается средняя активная мощность за наиболее загруженную смену (Р_см)

В графу 10 записывается средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену (Q_см)

В графу 11 записывается средняя нагрузка за наиболее загруженную смену (S_см)

S =

В графу 12 записывается эффективное число электроприемников, n_э = n

В графу 13 записывается коэффициент максимума активной нагрузки.

В графу 14 записывается коэффициент максимума реактивной нагрузки. К_м'

В графу 15 записывается максимальная активная мощность Р_м, определяемая по формуле:

УР_м = К_м•УР_см;

где P_м - максимальная активная нагрузка,(кВт)

K_м - коэффициент максимума активной нагрузки

В графу 16, записывается максимальная реактивную мощность Q_м,

В графе 17 записывается максимальная полная мощность S_м, определяемая по формуле:

УS_м =

В графе 18 записывается максимальный ток I_м, определяемый по формуле:

Iм = Sм / v3 ? Uн;

Произведем расчет нагрузок на ШТР-1

Определяем среднюю активную, реактивную и полную мощности за наиболее нагруженную смену:

;

Qсм = Рсм tgц;

S = ;

1) Проводим расчет мощности для наждачных станков.

Наждачный станок (3шт Ч2,2 кВ = 6,6 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч6.6 = 0,9 кВт

Q _см = 1,73 Ч 0,9 = 1.6 кВар

S _см = v0,9² + 1,6² = 2,5 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет сварочный преобразователь

I _см = 2,5 / v3 Ч 0,38 = 0,5 А

2) Проводим расчет мощности для токарного полуавтомата.

Токарный полуавтомат (3шт Ч20,5 кВ = 61,5 кВ)

К_и = 0,17 tg ц = 1,17

P _см = 0,17 Ч61.5 = 10.5 кВт

Q _см = 1,17 Ч 10,5 = 12.3 кВар

S _см = v10,5² + 12,3² = 16,1 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет токарный полуавтомат

I _см = 16,1 / v3 Ч 0,38 = 3,5 А

3) Проводим расчет мощности вентиляционной установки.

Вентиляторная установка (2шт Ч4,5 кВ = 9 кВ)

К_и = 0,6 tg ц = 0,75

P _см = 0,6 Ч 9 = 5,4 кВт

Q _см = 0,75 Ч5,4 = 4 кВар

S _см = v5,4² + 4² = 6,7 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет сварочный преобразователь

I _см = 6,7 v3 Ч 0,38 = 1,4 А

4) Проводим расчет мощности для круглошлифовальных станков.

Круглошлифовальные станки (2шт Ч5 кВ = 10 кВ)

К_и = 0,6 tg ц = 0,75

P _см = 0,6 Ч 10 = 6 кВт

Q _см = 0,75 Ч 6 = 4,5 кВар

S _см = v6² + 4,5² = 7,5 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет круглошлифовальный станок

I _см = 7,5 / v3 Ч 0,38 = 1,6 А

5) Проводим расчет мощности для вертикально-сверлильных станков.

Вертикально-сверлильные станки (2шт Ч7,5 кВ = 15 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 15 = 2,1 кВт

Q _см = 1,73 Ч2,1 = 3,6 кВар

S _см = v3,6² + 2,1² = 4,1 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет сварочный преобразователь

I _см = 4,1 / v3 Ч 0,38 = 0,9 А

Теперь определим суммарную, активную, реактивную и полную мощности на ШТР 1 за наиболее нагруженную смену:

? P _см = 0,9+10,5+5,4+6+2,1 = 24,9 кВт

? Q _см = 1,6+12,3+4+4,5 +3,6 = 26 кВар

? S _см = v 24,9² + 26² = 36 кВ ЧА

? I _см = 0,5+3,5+1,4+1,6+0,9 = 7,9 А

Произведем расчет нагрузок на ШТР 2

Определяем среднюю активную, реактивную и полную мощности за наиболее нагруженную смену:

;

Qсм = Рсм tgц;

S = ;

1) Проводим расчет мощности для Агрегатных горизонтально- сверлильных станков

Агрегатный горизонтально-сверлильный станок

(2шт Ч17 кВ = 34 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 34 = 4,8 кВт

Q _см = 1,73 Ч 4,8 = 8,2 кВар

S _см = v4,8² + 8,2² = 9,5 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет агрегатный горизонтально-сверлильный станок

I _см = 9,5 / v3 Ч 0,38 = 2 А

2) Проводим расчет мощности для Агрегатных вертикально-сверлильных станков.

Агрегатный вертикально-сверлильный станок

(2шт Ч13 кВ = 26 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 26 = 3,6 кВт

Q _см = 1,73 Ч 3,6 = 6,2 кВар

S _см = v3,6² + 6,2² = 7,1` кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет агрегатный вертикально-сверлильный станок

I _см = 7,1 / v3 Ч 0,38 = 1,5 А

3)Проводим расчет мощности для шлифовально-обдирочных станков

(2шт Ч4 кВ = 8 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч8 = 1,1 кВт

Q _см = 1,73 Ч 1,1 = 1,9 кВар

S _см = v1,1² +1,9 ² = 2,1 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет шлифовально-обдирочный станок.

I _см = 2,1 / v3 Ч0,38 = 1,5 А

4)Проводим расчет мощности для закалочной установки

Закалочная установка (1шт Ч16 кВ = 16 кВ)

К_и = 0,06 tg ц = 1,17

P _см = 0,06 Ч16 = 1 кВт

Q _см = 1,17 Ч 1 = 1,1 кВар

S _см = v1² + 1,1² = 1,4 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет агрегатный горизонтально-сверлильный станок

I _см = 1,4 / v3 Ч 0,38 = 0,3 А

Теперь определим суммарную, активную, реактивную и полную мощности на ШТР 2 за наиболее нагруженную смену:

?P _см = 4,8+3,6+1,1+1 = 10,5 кВт

?Q _см = 8,2+6,2+1,9+1,1 = 17,4 кВар

? S _см = v 10,5² + 17,4² = 20 кВ ЧА

? I _см = 2+1,5+0,4+0,3 = 4,2 А

Произведем расчет нагрузок на ШР-2

Определяем среднюю активную, реактивную и полную мощности за наиболее нагруженную смену:

;

Qсм = Рсм tgц;

S = ;

1) Проводим расчет мощности для вертикально-протяжных станков

Вертикально протяжный станки (2шт Ч14 кВ = 28 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 28 = 3,9 кВт

Q _см = 1,73 Ч 3,9 = 6,7 кВар

S _см = v3,9² + 6,7² = 7,7 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет вертикально-протяжной станок

I _см = 7,7 / v3 Ч 0,38 = 1,6 А

2) Проводим расчет мощности для горизонтально-расточных станков

Горизонтально расточные станки (2шт Ч17,5 кВ = 35 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 35 = 4,9 кВт

Q _см = 1,73 Ч 4,9 = 8,4 кВар

S _см = v4,9² + 8,4² = 9,7 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет вертикально-протяжной станок

I _см = 9,7 / v3 Ч 0,38 = 2,1 А

3) Проводим расчет мощности для клепальной машины

Клепальная машина (2шт Ч5 кВ = 10 кВ)

К_и = 0,2 tg ц = 1,33

P _см = 0,2 Ч 10 = 2 кВт

Q _см = 1,33 Ч 2 = 2,6 кВар

S _см = v2² + 2,6² = 3,2 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет вертикально-протяжной станок

I _см = 3,2 / v3 Ч 0,38 = 0,7А

Теперь определим суммарную, активную, реактивную и полную мощности на ШР 2 за наиболее нагруженную смену:

?P _см = 3,92+4,9+2 = 10,8 кВт

?Q _см = 6,7+8,4+2,6 = 17,7 кВар

?S _см = v 10,8² + 17,7² = 20,7 кВ ЧА

?I _см = 1,6+2,1+0,7 = 4,4А

Произведем расчет нагрузок на ШР-1

Определяем среднюю активную, реактивную и полную мощности за наиболее нагруженную смену:

;

Qсм = Рсм tgц;

S = ;

1) Проводим расчет мощности для карусельно-фрезерных станков

Карусельно-фрезерные станки (3шт Ч10 кВ = 30 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 30 = 4,2 кВт

Q _см = 1,73 Ч 4,2 = 7,3 кВар

S _см = v4,2² + 7,3² = 8,4 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет карусельно-фрезерный станок

I _см = 8,4 / v3 Ч 0,38 = 1,8А

2) Проводим расчет мощности для продольно-фрезерных станков продольно - фрезерные станки (3шт Ч25 кВ = 75 кВ)

К_и = 0,14 tg ц = 1,73

P _см = 0,14 Ч 75 = 10,5 кВт

Q _см = 1,73 Ч 10,5 = 18,2 кВар

S _см = v10,5² + 18,2² = 21 кВ ЧА

Найдем какое количество тока потребляет продольно - фрезерный станок: I _см = 21 / v3 Ч 0,38 = 4,6 А

Теперь определим суммарную, активную, реактивную и полную мощности на ШР 1 за наиболее нагруженную смену:

? P _см = 4,2+10,5 = 14,7 кВт

? Q _см = 7,3+18,2 = 25,5 кВар

? S _см = v 14,7² + 25,5² = 24,9 кВ ЧА

? I _см = 1,8+4,6 = 6,4 А

Произведем расчет нагрузок на механосборочном участке цеха

Определяем среднюю активную, реактивную и полную мощности за наиболее нагруженную смену:

? P _см = 24,9+10,5+14,7+10,8 = 60,9 кВт

? Q _см = 26+17,4+25,5+17,7 = 86,6 кВар

? S _см = v60,9 ² + 86,6² = 105,8 кВ ЧА

? I _см = 7,9+4,2+4,4+6,4 = 22,9 А

Проведем расчет потери мощности трансформатора

Р_r = 0, 02 Ч S_m кВт

Q_r = 0, 1 Ч S_m кВар

S_r = vP_r² Ч S_m² кВЧА

Р_r = 0, 02 Ч105,8 = 2,1 кВт

Q_r = 0, 1 Ч 105,8 = 10,5 кВар

S_r = v2,1² Ч 10, 5² = v114,6 = 10,7 кВЧА

Сводная ведомость нагрузок механосборочного участка цеха

Наименование РУ и электроприёмников	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя за смену	Максимальная нагрузка
	PH кВт	n	PH ? кВт	Ки	Cos ц	tg ц	m	Pсм кВт	Qсм кВа R	Sсм кВ*А	Pм кВт	Qм кВар R	Sсм кВ*А	Im A
Наждачные станки	2,2	3	6,6	0,14	1,73	1,3	-	0,9	1,6	2,5	0,9	1,6	2,5	0,5
Карусельно-фрезерные станки	10	3	30	0,14	1,73	1,15	-	4,2	7,3	8,4	4,2	7,3	8,4	1,8
Вертикально-протяжные станки	14	2	28	0,14	1,73	1,26	-	3,9	6,7	7,7	3,9	6,7	7,7	2,3
Токарные полуавтоматы	20,5	3	61,5	0,17	1,17	1,75	-	10,5	12,3	16,1	10,5	12,3	16,1	3,5
Продольно-фрезерные станки	25	3	75	0,14	1,73	0,3	-	10,5	18,2	21	10,5	18,2	21	4,6
Горизонтально-расточные станки	17,5	2	35	0,14	1,73	1,3	-	4,9	8,4	9,7	4,9	8,4	9,7	2,1
Вертикально-сверлильные станки	7,5	2	15	0,14	1,73	2,7	-	2,1	3,6	4,6	2,1	3,6	4,6	0,9
Агрегатные горизонтально-сверлильные станки	17	2	34	0.14	1,73	1,7	-	4,8	8,2	9,5	4,8	8,2	9,5	2
Агрегатные вертикально-сверлильные станки	13	2	26	0,14	1,73	0,75	-	3,6	6,2	7,1	3,6	6,2	7,1	1,5
Шлифовально-обдирочные станки	4	2	8	0,14	1,73	2,7	-	1,1	1,9	2,1	1,1	1,9	2,1	0,4
Вентиляторы	4,5	2	9	0,6	1,17	0,3	-	5,4	4	6,7	5,4	4	6,7	1,4
Круглошлифовальные санки	5	2	10	0,14	1,73	0,75	-	6	4,5	7,5	6	4,5	7,5	1,6
Закалочная установка	16	1	16	0,06	1,17	0,75	-	1	1,1	1,4	1	1,1	1,4	0,3
Клепальная мащина	5	2	10	0,2	1,33	2,3	-	2	2,6	3,2	2	2,6	3,2	0,7
Всего ШНН			364,1					60,9	309,1	370	60,9	86,6	105,8	22,9
Потери											2,1	10,5	10,7
Всего ВН											63	97,1	116,5	22,9

Количество трансформаторов на подстанции

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

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

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

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

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

· при наличии крупных сосредоточенных нагрузок;

· при отсутствии места в цехе для рассредоточенного расположения

· подстанций по производственным условиям;

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

· при питании территориально совмещенных силовых нагрузок на различных напряжениях;

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

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

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

Сухие трансформаторы имеют ограниченное применение, так как они дороже масляных и имеют следующие недостатки:

· боятся грозовых перенапряжений;

· создают при работе повышенный шум по сравнению с масляными;

требуют установки в сухих непыльных помещениях с относительной влажностью не более 65%.

Применение сухих трансформаторов целесообразно при их мощности от 10 до 400 кВА. В основном они применяются там, где недопустима установка масляных трансформаторов из-за пожарной опасности, а трансформаторов с негорючей жидкостью из-за их токсичности.

Номинальная мощность трансформатора

Наивыгоднейшая мощность трансформатора зависит от многих факторов:

величины и характера графика электрической нагрузки;

длительности нарастания нагрузки по годам;

числа часов работы объекта электроснабжения;

стоимости энергии и др.

Указанные факторы сочетаются различным образом и изменяются во времени.

Определяем расчетную мощность трансформатора

с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности:

Sт ? Sр = 0,7 Sвн = 0,7 ? 116,5 = 115,5кВ ? А.

Sт ? 115,5 кВ ? А

выбираем трехфазный масляный трансформатор типа ТМ-160/10/0,4.

Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора

Кз = Sнн/ Sт;

Кз = 105,8 / 10 = 0,7.

U1н = 10; 6 кВ;

U2н = 0.4; 0.38 кВ;

Выбрана цеховая КТП 160-10/0.4; Кз = 0,7.

Расчет компенсирующих устройств (КУ) и выбор трансформатора

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питательных сетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0,081 кВт/квар. В настоящее время степень компенсации в период максимума составляет 0,25 квар/кВт, что значительно меньше экономически целесообразной компенсации, равной 0,6квар/кВт.

При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признакам две группы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок: первая группа - сети общего назначения (сети с режимом прямой последовательности основной частоты 50 Гц.); вторая группа - сети со специфическими нелинейными, несимметричными и резко переменными нагрузками.

Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности компенсирующей установки равна:

Q_M1 = K_HCQ_P,

где K_HC - коэффициент учитывающий несовпадения по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия.

По входной реактивной мощности Q_Э1 определяют суммарную мощность компенсирующего устройства предприятия, а по назначению Q_Э2 регулируемую часть компенсирующего устройства. Суммарную мощность компенсирующего устройства Q_Э1 определяют по балансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы: Q_K1 = Q_M1+Q_Э2. Для промышленных предприятий с присоединяемой суммарной мощностью трансформаторов менее 750 кВ*А, значение мощности компенсирующего устройства Q_Э1 задается энергосистемой и является обязательным при выполнении проекта электроснабжения предприятия.

По согласованию с энергосистемой, выдавшей технические условия на присоединение потребителей, допускается принимать большую по сравнению с Q_Э1 суммарную мощность компенсирующего устройства, если это снижает приведенные затраты на систему электроснабжения предприятия в целом.

Средствами компенсации реактивной мощности являются в сетях общего назначения батареи конденсаторов (низшего напряжения - НБК и высшего напряжения - ВБК) и синхронные двигатели в сетях со специфическими нагрузками, дополнительно к указанным средствам, силовые резонансные фильтры (СРФ), симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства, устройства динамической и статической компенсации реактивной мощности с быстродействующими системами управления (СТК) и специальные быстродействующие синхронные компенсаторы (ССК).

? P _см = 24,9 + 10,5 + 10,8 + 14,7 = 60,9 кВт

? Q _см = 26 + 17,4 + 17,7 + 25,5 = 86,6 кВар

? S _см = v 60,9² + 86,6² = 105,8 кВ ЧА

cosц = ? P _см / ? S _см = 60,9 / 105,8 = 0,5;

tgц = ? Q _см / ? P _см = 86,6 / 60,9 = 1,4

Исходные данные для выбора компенсирующего устройства приведены в (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Исходные данные

Параметр	Cosц	tgц	Pм, кВт	Qм, квар	Sм, кВ ? А
Всего на НН без КУ	0,5	1,4	60,9	86,6	105,8

электрический нагрузка трансформатор ток защита



Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства:

Qкр = б ? Рм ? (tgц - tgцк)

б = 0.9; Рм = 60,9 кВт;

Qкр = 0.9 ? 60,9 (0.4- 0.33) = 3,8кВар;

Применяется cosцк = 0.8, тогда tgцк = 0.33;

Выбирается УК-0,38-75 УЗ

Определяется фактическое значение tgцф и cosцф после компенсации реактивной мощности:

Qкст = 2Ч3,8 = 7,6 ; Pм = 60,9

Tgц_ф = 0.8 - (7,6 / 0.9 ? 60,9) = 510,7

cosц_ф = 0,1

Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость нагрузок (табл.)

Таблица 2.3

Сводная ведомость нагрузок

Параметр	cosц	tgц	Рм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВ ? А
Всего на НН без КУ	0.76	0.4	60,9	86,6	105,8
КУ				4Ч6
Всего на НН с КУ	0.8	0.33	60,9	86,6	105,8
Потери			2,1	10,5	10,7
Всего на ВН с КУ			64,4	103,8	165

2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой.

Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.

Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты, отключающий поврежденный участок.

Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии.

Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные и полупроводниковые.

Тепловые расцепители срабатывают при перегрузках, электромагнитные -- при КЗ, полупроводниковые -- как при перегрузках, так и при КЗ.

График время-токовой характеристики D автоматического выключателя отличается тем, что быстрое отключение по току нагрузки происходит в диапазоне от 10-и до 14-и кратного превышения номинального тока автоматического выключателя. Специфика время-токовой характеристики D заключается в том, что автоматы характеристики D применяются в основном в промышленности, для защиты электродвигателей и питающих их линий. Так как при запуске электродвигателя, он выходит на номинальный режим не сразу, а некоторое время разгоняется, то пусковые токи во время разгона электродвигателя значительно превышают ток, потребляемый движком в нормальном, рабочем режиме и могут достигать десятикратного значения рабочего тока, автоматы характеристик C и тем более B использовать для таких целей нельзя.

Автомат характеристики D с номиналом в 40 Ампер не выключится при запуске электродвигателя даже если пусковой ток достигнет 400 ампер на время меньшее 1 секунды, так же он может не выключиться и при более высоких токах, в случае еще более короткого периода протекания пускового тока.

Электромагнитный расцепитель, чья работа описывается нижней частью графика время-токовой характеристики D характеризуется высокой, милисекундной, скоростью срабатывания при высоких токах протекающих через катушку расцепителя. Устройство и характеристики электромагнитного расцепителя время токовой характеристики D практически не отличаются от характеристик расцепителя для кривой B и C, так как во всех вариантах автоматических выключателей, электромагнитный расцепитель служит для предотвращения именно короткого замыкания и не привязывается к токовому номиналу автомата.

Производим расчет и выбор ШТР-1, ШТР-2, ШР-1, ШР-2, РП1и вводных выключателей:

Исходные данные для расчетов аппаратов защиты берутся из сводной ведомости нагрузок.

2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

Линия Т - ШНН-1SF (без ЭД):

Определяем ток в линии:

Sт. = 116,5 кВ ? А;

Iт. = Sт. / 3 · Uн.;

Iт = 116,5 / 1.73 ? 0.4 = 26,9 А;

Iн.р. >26,9 А;

АВ на ШТР и ШР

УSна ШТР-1 = 36 /1,73Ч0,4 = 8,3 кВЧA

УSна ШТР-2 = 20/1,73Ч0,4 = 4,6 кВЧA

УSна ШР-1 = 29,4/1,73Ч0,4 = 6,7 кВЧA

УSна ШР-2 = 20,7/1,73Ч0,4 = 4,7 кВЧA

I_Обр ШТР-1

Im / v3Uнк

Наждачные станки:

I_обр = 2,5 / 1,73Ч0,4 = 0,5

Токарный полуавтомат:

I_обр = 16,1 / 1,73Ч0,4 = 3,5

Вентиляторная установка:

I_обр = 6,7 / 1,73Ч0,4 = 1,4

Круглошлифовальный станок:

I_обр = 7,5 / 1,73Ч0,4 = 1,6

Вертикально- сверлильный станок:

I_обр = 4,1 / 1,73Ч0,4 = 0,9

I_Обрна ШТР-2

Агрегатный горизонтально-сверлильный станок:

I_обр = 9,5/ 1,73Ч0,4 = 2

Агреганый вертикально-сверлильный станок:

I_обр = 7,1 / 1,73Ч0,4 = 1,5

Шлифовально- обдирочный станок:

I_обр = 2,1 / 1,73Ч0,4 = 0,4

Закалочная установка:

I_обр = 1,4 / 1,73Ч0,4 = 0,3

I_Обр на ШР-1

Карусельно- фрезерный станок:

I_обр = 8,4 / 1,73Ч0,4 = 1,8

Продольно- фрезерный станок:

I_обр = 21 / 1,73Ч0,4 = 4,6

I_Обр на ШР-2

Вертикально- протяжные станки:

I_обр = 7,7 / 1,73Ч0,4 = 1,6

Горизонтально- расточные станки:

I_обр = 9,7 / 1,73Ч0,4 = 2,1

Клепальная машина:

I_обр = 3,2 / 1,73Ч0,4 = 0,7

Выбираем автоматический выключатель на каждый станок

ШТР-1

Наждачный станок:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 52-31-3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

Токарный полуавтомат:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 51-39-3

Iна = 400А

Iнр = 100А

Iоткл КА = 25А

Вентиляторная установка:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 52 - 31 - 3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

Круглошлифовальный станок:

Выбираем автоматический выключатель



ВА 52-31-3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

Вертикально-сверильный станок:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 52-31-3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

ШТР - 2

Агрегатно горизонтально-сверильный станок:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 51-39-34

Iна = 400А

Iнр = 400А

Iоткл КА = 70А

Агрегатный вертикально-сверильный станок

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

Шлифовально-обдирочный станок:

Выбираем автоматический выключатель

ВА 52 - 31 - 3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл КА = 25А

Закалочная установка:

Выбираем автоматический выключатель



ВА 52-31-3

Iна = 100А

Iнр = 80А

Iоткл К...