Внутрішньоцехове електропостачання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТЕХНІКУМ ГАЗОВОЇ І НАФТОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

ОДЕСЬКОЇ ДЕРЖАВНОЇ АКАДЕМІЇ ХОЛОДУ

Внутрішньоцехове електропостачання

З дисципліни: «Електропостачання промислових підприємств і цивільних споруд»

Автор: Андрієнко Микола Якович - викладач спеціальних дисциплін технікуму газової та нафтової промисловості Одеської державної академії холоду

для студентів вищих навчальних закладів І рівня акредитації

спеціальності 5.090609

Монтаж та експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд

Одеса 2009

Передмова

Навчальний посібник розглянутий та узгоджений цикловою комісією спеціальності 5.090609 технікуму газової та нафтової промисловості Одеської державної академії хододу

Планом підготовки по навчальній дисципліні «Електропостачання промислових підприємств і цивільних споруд» передбачається розробка курсового проекту на тему «Внутрішньоцехове електропостачання» студентами всіх форм навчання за спеціальністю «Монтаж та експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд». Курсовий проект є одним з видів навчальних занять та формою контролю здатності студентів самостійно вирішувати комплексні завдання, пов'язані зі сферою майбутньої професійної діяльності.

Виконання курсового проекту здійснюється з метою:

- систематизувати, закріпити та поглибити одержані студентами теоретичні знання та практичні вміння по дисципліні відповідно до завданої теми;

- формування вмінь використовувати довідкову і нормативну документацію;

- розвитку творчої ініціативи, самосійності, відповідальності і організованості;

- підготовки до підсумкової державної атестації.

Навчальний посібник складений відповідно до обсягу курсового проекту з урахуванням гострої нестачі сучасної спеціальної технічної та довідкової літератури, тому наводиться значний обсяг теоретичного матеріалу щодо прийнятих у сучасній проектній практиці рішень, а також наведені методики розрахунків і керівні вказівки, а додатки містять основні матеріали для вибору параметрів електричного обладнання цехової системи електропостачання. Таким чином, студенти одержують можливість самостійно та за короткий час розібратись з поставленим перед ними завданням.

Метою курсового проекту є розробка системи електропостачання цеху промислового підприємства, в якій відбувається розподіл електричної енергії поміж групами та окремими електроприймачами при напрузі до 1 кВ.

Студент має запропонувати надійну, економічну та електробезпечну систему електропостачання, для чого він повинен на підставі обгрунтувань та розрахунків вибрати з електрообладнання, наведеного в каталогах заводів-виробників, таке, що відповідає вимогам одержаного завдання, поєднати окремі елементи в систему та підтвердити її працездатність в нормальних та аварійних режимах.

Обов'язково має виконуватися умова: елементи системи електропостачання повинні вибиратись з номенклатури сучасного серійного електрообладнання, а розрахунки виконуватись відповідно до затвердженої та діючої на даний час нормативно-керівної документації та за сучасними методиками.

Кінцевим результатом роботи студента повинен бути проект системи електропостачання цеху промислового підприємства, в розрахунково-пояснювальній записці до якого мають бути наведені вихідні дані на проектування; пояснення ходу та послідовності розглянутих питань з обгрунтуванням прийнятих рішень і посиланнями на літературу; вказані методи розрахунків і розрахункові формули в загальному вигляді з їх розшифруванням, необхідними числовими підстановками та отриманими результатами розрахунків. Доцільно в одному прикладі це робити докладно, а результати інших аналогічних розрахунків наводити в таблицях.

Пояснювальна записка та графічна частина курсового проекту повинні бути оформленими з дотриманням усіх вимог та норм Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД), відповідних державних стандартів України - ГОСТ 2.105-95 «Общие требования к текстовым документам» [1], ГОСТ 2.321-84 «Обозначения буквенные» [2], а також згідно відповідних внутрішніх документів технікуму.

Даний навчальний посібник призначений для надання студентам методичної і практичної допомоги в ході навчального курсового проектування та містить детальні пояснення, які можуть бути використані також для виконання окремих розділів дипломного проетування.

Наведені в даному посібнику теоретичні положення, практичні рекомендації та довідкові дані не є остаточним стандартом. Студентам не слід обмежуватись тільки ними, необхідно творчо та ініціативно використовувати наведені в переліку рекомендованої літератури джерела навчальної, технічної, керівної та довідкової інформації, а також здійснювати самостійний пошук додаткової літератури.

Загальні вимоги до курсового проекту

Тема курсового проекту та вихідні дані надаються керівником на основі тематики, затвердженої цикловою комісією спеціальності «Монтаж та експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд».

З метою надання курсовому проекту реального характеру конкретна тема може дещо уточнюватись в залежності від форми навчання студентів.

Для студентів денної форми навчання конкретна тема повинна уточнюватись в період виробничої практики, щоб студент мав змогу практично ознайомитись з реальною системою електропостачання.

Для студентів заочної форми навчання тема курсового проекту має відповідати профілю їх діяльності за місцем роботи. Остаточно тема курсового проекту та вихідні дані уточнюються під час настановних занять.

Студент повинен усвідомити мету курсового проектування, а також осмислити завдання, які повинен розв'язати самостійно.

Для виконання курсового проекту надаються наступні вихідні дані:

1) назва та характеристика цеху промислового підприємства;

2) план цеху з розташуванням технологічного обладнання;

3) кількість змін роботи цеху;

4) дані кожного електроприймача: номінальна потужність, номінальна напруга, коефіцієнт потужності, кількість фаз, тривалість вмикання;

5) необхідна категорія надійності електропостачання;

6) дані про джерело живлення цехової трансформаторної підстанції: тип, напруга на шинах, відстань, струм трифазного короткого замикання на шинах;

7) характер грунту в місці пристрою заземлення.

В окремих випадках керівник курсового проекту може частково змінювати вихідні дані: задавати розрахункове навантаження сусіднього цеху, компенсуючі пристрої (тип, потужність та інші дані), які приєднані до шин джерела живлення.

При узгодженні вихідних даних керівник може також дати завдання студенту додатково розробити окреме питання.

Зміст розрахунково-пояснювальної записки повинен повністю відповідати одержаному завданню на курсове проектування.

Структура розрахунково-пояснювальної записки має бути наступною:

- титульна сторінка;

- завдання на проектування;

- зміст;

- вступ;

- загальна частина;

- розрахунково-конструкторська частина;

- організаційна частина;

- висновки та пропозиції;

- перелік використаної літератури;

- графічна частина.

Розрахунково-пояснювальна записка до курсового проекту виконується на стандартних аркушах формату А4 (297210 мм) з додержанням форм (рамка, штамп), встановлених відповідними стандартами ЄСКД. Текст дозволяється виконувати рукописним способом - креслярским шрифтом по ГОСТ 2.105 [1] з висотою літер і цифр не менше 2,5 мм, або набирати на персональному комп'ютері - через півтора інтервали шрифтом Times New Roman (розмір шрифту - 14 пт, заголовки - 16 пт).

Відстань від рамки до тексту на початку та в кінці рядків - не менше за 3 мм. Відстань від верхнього або нижнього рядка тексту до відповідної рамки повинно бути не меншим 10 мм. Абзаци в тексті починаються відступом в 15-17 мм.

Титульна сторінка (додаток А) та бланк завдання не нумеруються. Усі наступні сторінки розрахунково-пояснювальної записки нумеруються послідовно арабськими цифрами (3-тя й далі). Зміст курсового проекту розташовують на окремій сторінці. Він містить: вступ, послідовно перераховані найменування всіх розділів та підрозділів, висновки, перелік використаної літератури та номери сторінок.

Заголовки розділів слід писати прописними літерами без крапок у кінці, без переносів і підкреслення. Вони центруються симетрично відносно тексту сторінки. Заголовки підрозділів слід починати з абзацного відступу та писати малими літерами, крім першої, без крапок у кінці та без підкреслення. Якщо заголовок складається з двох або більш речень, то їх розділяють крапкою. Заголовки розділів та підрозділів відокремлюються один від одного та від основного тексту двома інтервалами.

Структурні елементи «ЗМІСТ», «ВСТУП», «ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ» не нумерують, а їх назви є заголовками елементів.

Розділ проекту починається з нової сторінки. Розділи, підрозділи, пункти та підпункти слід нумерувати арабськими цифрами без крапки (наприклад, 1 - перший розділ, 1.1 - перший підрозділ першого розділу, 1.1.1 - перший пункт першого підрозділу першого розділу, 1.1.1.1 - перший підпункт першого пункту першого підрозділу першого розділу). Між заголовками розділів та заголовками підрозділів потрібно додержуватись супідрядності, нумеруючи їх таким чином, щоб між заголовками одного рівня рубрикації були однакові номери. Всередині пунктів або підпунктів можуть бути наведені перерахування, перед яким слід ставити дефіс. Кожний пункт, підпункт, перерахування починають з абзацного відступу.

Текст розрахунково-пояснювальної записки повинен бути коротким чітким і не припускати неоднозначних тлумачень. Необхідно використовувати науково-технічні терміни, визначення і позначення, встановлені відповідними стандартами, а за їх відсутності - загальновиживані в науково-технічній літературі. В тексті записки не припустимо: вживати сленгові вирази; використовувати для одного й того ж самого поняття різні науково-технічні терміни; використовувати скорочення слів, крім встановлених правилами української орфографії; скорочувати позначення одиниць фізичних величин, якщо вони застосовуються без цифр, за винятком позначень фізичних величин в головках і боковиках таблиць, а також в розшифровках, які входять до формул і рисунків. Не допускається використовувати без числових значень математичні знаки, такі наприклад як, « » замість «більше», « » - «менше», « » - «сума», « » - «діаметр», « № » - «номер», « % » - «відсоток».

Умовні буквені позначення повинні відповідати діючим стандартам.

В тексті перед позначенням параметра наводять його пояснення, наприклад, «Розрахункова реактивна потужність ». Числові значення величин з позначенням одиниць виміру слід писати цифрами, а числа без одиниць виміру - літерами, наприклад, «використовуються дванадцять заземлювачів, кожен довжиною 3 м». Якщо в тексті наводиться ряд або діапазон числових значень з однаковою одиницею виміру, то її зазначають після останньої числової величини, наприклад, для ряду - «1,50; 1,75; 2,00 м», для діапазону - «Від плюс 10 до мінус 40 С». Неприпустимо відділяти одиницю виміру величини від числового значення - переносити їх на різні рядки або сторінки. Числове значення слід вказувати з відповідним ступенем точності та однаковою кількістю знаків після коми. Правильно - «1,50; 1,75; 2,00 м», не правильно - «1,5; 1,75; 2 м».

Скорочення, позначення, символи, одиниці, терміни, які використовуються в розрахунково-пояснювальній записці, розшифровують після першої появи в тексті.

Нумерація ілюстрацій (рисунків, графіків, схем, діаграм), таблиць, формул і рівнянь відповідає нумерації в межах розділу. Номер складається із номера розділу і порядкового номера ілюстрації, таблиці або формули, розділених крапкою, наприклад: «Рисунок 5.3 - Схема заміщення» (третій рисунок п'ятого розділу).

Назви ілюстрацій розміщують під ними, центрують та пишуть без крапок.

На всі ілюстрації та таблиці мають бути посилання в тексті. Ілюстрації та таблиці слід розташовувати безпосередньо після тексту, в якому вони згадуються вперше або на наступній сторінці.

Назву таблиці розміщують над нею, починають з її початку та пишуть без крапок у кінці. Назва має бути короткою та відображати зміст таблиці. Заголовки граф таблиць починаються з великої літери, а підзаголовки - з малої, якщо вони складають одне речення з заголовком. Підзаголовки, які мають самостійне значення, пишуть з великої літери. У кінці заголовків і підзаголовків крапку не ставлять. Заголовки та підзаголовки граф подають в однині.

Примітки розміщують безпосередньо після тексту, ілюстрації або таблиці, якщо необхідне їх пояснення. Слово «Примітка» друкують з прописної літери з абзацного відступу, ставлять крапку і з великої літери в тому самому рядку наводять текст примітки. В разі наявності декількох приміток, після слова «Примітки» ставлять двокрапку, а їх послідовно нумерують арабськими цифрами з крапкою та з великої літери наводять текст примітки. Кожну окрему примітку починають з нового рядка та з абзацного відступу.

Формули та рівняння розміщують безпосередньо після тексту, у якому вони згадуються, посередині сторінки. Вище і нижче кожної формули або рівняння слід залишити по одному вільному рядку. Номер формули або рівняння вказують на рівні формули або рівняння в дужках у крайньому правому положенні рядка. Пояснення значень символів і числових коефіцієнтів, які містять формули або рівняння, слід розташовувати безпосередньо під ними в тій послідовності, у якій вони наведені в формулі або рівнянні. Пояснення значення кожного символу або числового коефіцієнту починається з нового рядка. Перший рядок пояснення починають з абзацного відступу словом «де» без двокрапки. Перенесення формули або рівняння на інший рядок допускається на знаках операцій, які виконуються, причому знак операції на початку нового рядка повторюють. Якщо при перенесенні це знак операції множення, то застосовують знак «». Формули, які йдуть одна за одною, та не розділені текстом, відокремлюють комою, а після останьої ставлять крапку. Посилання на формули слід робити наступним чином - «... одержане з формули (2.1) значення підставляємо до формули (2.11) ...».

Висновки розміщують безпосередньо після викладу основної частини розрахунково-пояснювальної записки курсового проекту на новій сторінці. Текст може бути розділений на пункти і підпункти. У висновках обов'язково викладають власну оцінку отриманих результатів проектування.

В тексті обов'язковим є посилання на джерела інформації (стандарти, технічні умови, довідники, підручники, посібники, інші документи), які були використані для визначення нормативів; обгрунтування вибору типу та технічних характеристик електроустаткування; а також для посилання на думку інших авторів. Посилання слід робити на джерело інформації в цілому за винятком підрозділів, таблиць, ілюстрацій власної розрахунково-пояснювальної записки. Посилання нумеруються в порядку, в якому джерела вперше згадуються в тексті, номер наводиться в квадратних дужках. Наприклад, «... критерієм доцільності [1, 2, 5] є ...»; «... рішення слід приймати на підставі [1-3, 5, 14]»; «... з [7] вибирається ...»; «На думку фахівців [5, 7-11, 15] ...».

Список використаної літератури має бути розміщений на окремій сторінці, порядкові номери літератури в переліку є номерами посилань в тексті.

Обсяг графічної частини курсового проекту - два аркуші. Креслення виконую-ться на стандартних аркушах: принципова однолінійна схема електропостачання цеху (аркуш № 1) - формат А1 (594841 мм); план розташування цехового електро-обладнання (аркуш № 2) - формат А3 (297420 мм).

Обов'язковим є дотримання вимог державних стандартів України.

На аркуші № 1 для цехової трансформаторної підстанції вказуються: електричні апарати, які знаходяться в шафі високовольтного вводу (при глухому вводі їх немає); тип та потужність силових трансформаторів; автомати вводу та секційні для двотрансформаторних підстанцій, лінійні автомати із зазначенням основних параметрів (тип, номінальний струм автомата та розчеплювачів, уставку струму від перевантаження та уставку струму відсічки); трансформатори струму після автомату вводу та трансформатори струму на нульовій шині; вимірювальні прилади; напругу на шинах низької напруги.

Навести: схеми всіх ліній живлення із зазначенням марки, кількості, перерізу жил і довжини кабелів, типи магістральних і розподільних шинопроводів (за наявності); пункти розподілу електроенергії з їх номерами та типом; розподільні лінії із зазначенням марки, кількості, перерізу жил, способу прокладення й довжини проводів, які вибираються; основні параметри електроапаратів (автоматів або запобіжників), які встановлені в пункті розподілу електроенергії. Для запобіжників вказати тип, номінальні струми запобіжника та плавкої вставки.

При наявності двотрансформаторних підстанцій слід вказати пристрої аварійного включення резерву на шинах джерела живлення і на шинах низької напруги цехової трансформаторної підстанції.

На аркуші № 2 наводиться план цеху з вказівкою розмірів у мм; траса живлення від джерела живлення до цехової трансформаторної підстанції із зазначенням марки, напруги, кількості, перерізу жил і довжини кабелю (наприклад, ААШв-10(335), 100 м); розміщення цехової трансформаторної підстанції та комплектних конденсаторних установок (якщо вони необхідні за результатами розрахунків); траси всіх ліній живлення із зазначенням марки, кількості, перерізу жил і дожини кабелів (наприклад, ААВГ(3150+150), 25 м), розподільні шинопроводи; необхідні пункти розподілу електроенергії (силові розподільні шафи, силові збірки, щити робочого та аварійного освітлення); траси розподільних ліній із зазначенням марки, кількості, переізу жил, способу прокладення ( в разі прокладення у трубах вказується діаметр труби) і довжини проводів (наприклад, АПВ3(150),Т40, 6 м), які вибираються; контур заземлення (якщо є місце для його розміщення на аркуші).

Вступ

В даному розділі курсового проекту необхідно на основі стислого аналізу сучасного стану та основних напрямків розвитку і модернізації електроенергетичної системи України в цілому, технічного переоснащення виробництва та впровадження енергозберігаючих технологій на рівні підприємств розкрити мету та значимість конкретної теми курсового проекту.

В умовах постійного зростання вартості енергоносіїв, проблеми раціонального забезпечення країни електроенергією та її ефективного використання набувають першочергового значення. Занепокоєння викликає висока енергоємність валового внутрішнього продукту, а також дедалі зростаюче моральне та фізичне застарівання електричних мереж та електрообладнання підприємств. На виробництво вітчизняної продукції витрачається значно більше енергії ніж в провідних країнах світу.

Стратегічним напрямком розвитку електроенергетики України на сучасному етапі, відповідно до «Енергетичної стратегії України на період до 2030 року» [3], є вихід на рівень передових країн світу в ефективності споживання всіх видів енергетичних ресурсів; створення сучасного цивілізованого енергоринку; розвиток енергетичної системи України, її технічне переоснащення та модернізація; впровадження єдиної автоматизованої системи обліку та керування енергоспоживанням; формування цілісної системи державного управління енергозбереженням; створення сучасної нормативно-правової бази енергозбереження; впровадження енергозберігаючих технологій за Комплексною державною програмою енергозбереження України.

Особливу увагу необхідно приділити впровадженню прогресивних та раціональних рішень в одному з основних секторів енергетичного господарства підприємства - системі внутрішньоцехового електропостачання. Передача, розподіл та споживання електричної енергії повинні здійснюватись з високою економічністю, надійністю і необхідною якістю електроенергії.

У внутрішньоцехових електричних мережах використовується значна кількість електрообладнання та провідникового матеріалу, тому обгрунтований вибір схеми живлення, силового електрообладнання, комутаційної і захисної апаратури визначає не тільки якість та особливості роботи електрообладнання, але й техніко-економічні показники системи електропостачання та результати роботи підприємства в цілому.

Мета даного курсового проекту - запропонувати надійну, економічну, безпечну систему внутрішньоцехового електропостачання, яка відповідає сучасним вимогам, а також підтвердити її працездатність в нормальних та аварійних режимах.

Застосування сучасного обладнання, обгрунтований вибір його раціональної компоновки та конструктивного виконання цехових мереж дозволить забезпечити:

- здатність системи електропостачання та її окремих елементів виконувати поставлені задачі по безперервному живленню електричною енергією підприємства та окремих його об'єктів без зриву плану виробництва та без аварій в електричній та технологічній частинах;

- гнучкість системи електропостачання та її придатність до подальшого розвитку без значних капіталовкладень;

- зведення до мінімуму числа і тривалості перерв в електропостачанні;

- необхідний рівень якості електроенергії для створення умов сталої роботи відповідальних технологічних агрегатів при порушенні режиму електропостачання;

- економію кольорових металів та електроенергії;

- необхідний рівень локалізації ушкоджень;

- безпечну експлуатацію, технічне обслуговування та ремонт;

- належні умови для зростання продуктивності праці персоналу;

- зниження собівартості продукції та послуг підприємства.

В цехових електричних мережах доцільно широко застосовувати комплектні трансформаторні підстанції, комплектні розподільні пристрої, а також комплектні силові та освітлювальні струмопроводи переважно вітчизняного виробництва.

Кінцевим результатом курсового проектування є набуття студентом вмінь самостійного вирішення конкретних завдань проектування системи цехового електропостачання, навичок роботи з науково-технічною та довідковою літературою.

1. Загальна частина

В даному розділі необхідно надати характеристику об'єкту електропостачання та зробити висновки щодо конкретних вимог до системи електропостачання.

1.1 Характеристика технологічного процесу, категорії надійності системи електропостачання та силових навантажень об'єкту електропостачання

В даному підрозділі необхідно дати стислу характеристику технологічному процесу з точки зору можливого впливу на вибір схеми електропостачання, комутаційних і захисних апаратів, а також конструктивного виконання живильної і розподільної електричної мережі.

Електроустановками називається сукупність машин, апаратів, ліній та іншого допоміжного обладнання (разом із спорудами та приміщеннями), призначених для виробництва, трансформації, передачі, розподілу електроенергії і перетворення її в інший вид енергії, зміни роду струму, напруги, частоти або кількості фаз [4].

Повітряною (кабельною) лінією електропередачі називається електроустановка, яка є сукупністю струмопровідних елементів, їх ізоляції та опорних конструкцій.

Трансформаторною підстанцією називається електроустановка призначена для перетворення електроенергії однієї напруги в електроенергію іншої напруги за допо-могою трансформатора. Комплектною трансформаторною підстанцією називається підстанція, яка складається з трансформаторів, блоків комплектних розподільних пристроїв та інших елементів й поставляється у повністю зібраному або частково зібраному стані та підготовленою для збирання.

Розподіл електричної енергії на підстанціях здійснюють за допомогою розподільних пристроїв високої та низької напруги, які включають збірні шини, комутаційні апарати, електровимірювальні прилади, а також пристрої релейного захисту та автоматики. У розподільних пунктах електрична енергія розподіляється на одній напрузі (без трансформації й перетворення).

Приймачами електричної енергії називають електричні установки, в яких електроенергія перетворюється в інші види енергії або в електроенергію з іншими параметрами (напругою, частотою, родом струму). Наприклад, приймачами електроенергії є електродвигуни змінного і постійного струму, в яких електроенергія перетворюється на механічну, а також електричні, дугові та індукційні печі, в яких здійснюється перетворення електроенергії в теплову, електроосвітлювальні установки, в яких електроенергія перетворюється в світлову та ін.

Електроприймачі класифікують за наступними ознаками [5]:

1) за родом струму: змінного, постійного та імпульсного (наприклад, машини контактного зварювання). Серед електроприймачів постійного струму найбільш поширеним є електропривод постійного струму з тиристорним перетворювачем. Для живлення електроприймачів імпульсного струму застосовують перетворювачі з енергонакопичувальними пристроями (наприклад, конденсаторами);

2) за числом фаз: трьох- та однофазні. Електроприймачі з іншим числом фаз зустрічаються рідко і живляться від індивідуальних перетворювачів;

3) за частотою змінного струму: промислової, підвищеної або зниженої. Досвід використання промислової (50 Гц) і підвищеної (60 Гц) частот підтвердив економічну доцільність частоти 60 Гц, а техніко-економічні розрахунки довели, що оптимальною слід вважати частоту 100 Гц. Підвищена частота застосовується пристроях нагріву і плавлення металу (до 20 кГц), для живлення люмінісцентних ламп (до 40 кГц), в установках поверхневого закалювання (до 100 кГц) та ін.;

4) за встановленою потужністю, яка визначається як сума потужностей однорідних або різнохарактерних груп електроприймачів. В останьому випадку необхідно привести ці потужності до однакових умов визначення. Так, наприклад, номінальні потужності електродвигунів, працюючих в повторно-короткочасному режимі, підсумовуються після приведення їх до тривалого режиму;

5) за номінальною напругою: до 1 кВ та вище 1 кВ;

6) за споживанням реактивної потужності - коефіціентом потужності : високий ; середній , низький ; особливо низький ;

7) за пусковими струмами: істотними, коли їх врахування призводить до зміни (корегування) параметрів деякого елементу системи електропостачання (перерізу провідника, струму спрацювання захисту та т.і.), вибраного за струмами нормального режиму; неістотним, коли їх тривалість невелика (порядка декілька мілісекунд), не дивлячись на велику кратність відносно номінального;

8) за ступенем симетрії (рівномірності розподілу потужності по фазам): симетричні (більшість промислових силових електроприймачів); несиметричні (однофазні електропечі і зварювальні агрегати);

9) за режимом роботи електроприймачів.

Розрізняють вісім номінальних режимів роботи електроприймачів [5]: S1 - тривалий; S2 - короткочасний; S3 - повторно-короткочасний; S4 - повторно-короткочасний з частими пусками; S5 - повторно-короткочасний з частими пусками та електричним гальмуванням; S6 - переміжний; S7 - переміжний з частими реверсами; S8 - переміжний з двома або більше частотами обертання.

Найбільш характерними для переважної більшості електроприймачів промислових підприємств є режими роботи S1-S3, режими роботи S4-S8 є допоміжними й дозволяють уточнювати основні.

Тривалий режим S1 характеризується постійною роботою електроприймача впродовж такого часу роботи, за який він нагрівається до усталеної температури.

Усталеною температурою називається така температура, зміна якої на протязі однієї години не перевищує 1С за умови, що навантаження електричної мережі та температура охолоджуючого середовища залишаються практично незмінними.

При виборі електроустановок по нагріву треба, щоб перевищення температури, яка фактично встановилась, над температурою оточуючого середовища відповідало допустимій величині. За цієї умови забезпечується безаварійна робота електричних установок, тому в паспортах електроприймачів вказується номінальна (встановлена) потужність, яка гарантує зберігання їх ізоляції від перегріву.

Для провідників електричної мережі в «Правилах устройства электроустановок (ПУЭ)» [4] наводяться величини тривало допустимих струмів, при яких гарантується збереження ізоляції провідників.

Номінальними даними називаються параметри, вказані на заводській табличці (в паспорті), які визначають номінальний режим роботи. Номінальна потужність електродвигуна з тривалим режимом - це корисна механічна потужність на валу. На заводській табличці (в паспорті) також вказуються й інші технічні параметри: род струму, номінальна напруга, частота, кількість фаз, коефіціент корисної дії, коефіціент потужності при номінальному навантажені та інші.

Температуру електроустановки при тривалому режимі роботи можна вважати такою, що практично встановилась, через проміжок часу, який дорівнює потроєній сталі часу нагріву. Стала часу нагріву - це час, за який температура електроприймача досягла би встановившійся величини, якщо б була відсутньою віддача тепла до оточуючого середовища. В елекричних мережах промислових підприємств використовуються провідники таких марок і перерізів, для яких стала часу нагріву, як правило, дорівнює 10 хвилин. Отже, провідник електричної мережі досяне встановившійся температури за 310 = 30 хвилин.

Даний 30-хвилинний проміжок часу використовується в якості розрахункового часу при визначенні електричних навантажень.

В тривалому режимі працюють електроприводи більшості насосів, компресорів, вентиляторів, механізми безперервного транспорту, нагрівальні пічі та т.і.

Для силового (двигунового) навантаження та навантаження електропечей номінальна потужність, кВт, приймається по паспортним даним:

(1.1)

Для трансформаторів та випрямлячів:

(1.2)

Короткочасний режим S2 характеризується чергуванням періодів короткочасної роботи з тривалими періодами пауз з відключенням електроприймача від мережі. За час роботи температура не досягає усталеної величини, а за час відключення електроприймач встигає охолодитись до температури навколишнього середовища.

В короткочасному режимі працюють допоміжні механізми металообробних верстатів, електроприводи засувок та т.і., де пауза істотно перевищує тривалість періоду роботи. Для цього режиму встановлені стандартні величини тривалості роботи з незмінним номінальним навантаженням - 10, 30, 60 і 90 хвилин.

Повторно-короткочасний режим S3 характеризується короткочасними періодами роботи , які чергуються з періодами пауз . В жодному з періодів температура не досягає усталеної величини, а за час пауз електроприймач не встигає охолонути до температури навколишнього середовища. В результаті багатократних циклів температура досягає деякої середньої встановишійся температури .

Цей режим характеризується тривалістю ввімкнення (ТВ), яка визначається у відносних одиницях або у відсотках.

(1.3)

де - тривалість робочого циклу.

Електроустановки для роботи в режимі S3 мають стандартну тривалість ввімкнення 15, 25, 40 і 60%. Такі електроустановки повинні розвивати номінальну потужність при стандартній тривалості ввімкнення.

Треба мати на увазі, що тривалість робочого циклу не повинна перевищувати 10 хв в противному випадку це вже буде тривалий режим роботи.

Для електроприймачів повторно-короткочасного режиму паспортна потужність повторно-короткочасного режиму повинна бути приведеною до номінальної потужності тривалого режиму:

(1.4)

Для зварювальних машин і трансформаторів електричних печей, паспортна потужність яких вказується в одиницях виміру повної потужності, номінальна активна потужність, кВт:

(1.5)

10) за рухомістю: стаціонарні та нестаціонарні (переносні, пересувні та ін.);

11) за вимогами до якості електроенергії. Збереження необхідної якості електроенергії (наприклад, припустимі відхилення напруги і частоти від номінальних) є однією з складних задач в електропостачанні сучасних промислових установок і підприємств;

12) за надійністю електропостачання (згідно з допустимими тривалостями аварійних перерв в електропостачанні та числом незалежних взаємно резервуючих джерел живлення всі електроприймачі розділяють на три категорії [4].

І категорія - електроприймачі, перерва електропостачання яких може призвести до загрози життю людей, значних збитків, пошкодження високовартісного обладнання, порушення технологічного процесу або функціювання важливих елементів комунального господарства. Із складу електроприймачів І категорії виділена особлива група електроприймачів, безперебійна робота яких необхідна для безаварійної остановки виробництва з метою запобігання загрози життю людей, вибухів, пожеж, пошкодження дорогого обладнання. До них належать електродвигуни запорної арматури, приводи компресорів, вентиляторів, насосів, підйомних машин, які забезпечують своєчасну евакуацію людей з шахт (копалень), а також аварійне освітлення на деяких підприємствах.

Електроприймачі І категорії повинні забезпечуватись електроенергією від двох незалежних взаємно резервних джерел живлення і перерва в їх електропостачанні під час аварії на одному з джерел живлення може бути тільки на час автоматичного відновлення живлення. для електропостачання особливої групи електроприймачів повинне передбачатись додаткове живлення з третього незалежного джерела.

ІІ категорія - електроприймачі, перерва електропостачання яких призводить до масового недовипуску продукції, масового простоювання працівників, механізмів, промислового транспорту, порушенню нормальної діяльності значної кількості міських та сільських жителів. Група споживачів ІІ категорії є найбільш численою. Забезпечувати їх електроенергією рекомендується з двох незалежних джерел живлення. Для електроприймачів ІІ категорії при виході з ладу одного джерела живлення припускаються перерви електропостачання на час, необхідний для включення черговим персоналом або виїздною бригадою резервного живлення.

До електроприймачів ІІІ категорії належать всі інші електроприймачі, які не підходять за визначенням до І та ІІ категорій - електроприймачі в допоміжних цехах та цехах несерійного виробництва, не важливих сховищах. Для їх електропостачання достатньо одного джерела живлення за умови, що перерви електропостачання, необхідні для ремонту або заміни пошкодженого елементу системи електропостачання, не перевищують однієї доби.

За наведеними класифікаціями, найбільш складну сукупність електроприймачів являє електропривод. Самим розповсюдженим є асинхронний електропривод, який характеризується значним споживанням реактивної потужності, великими пусковим струмами та істотною чутливістю до відхилень напруги мережі від номінальної.

Синхронний електропривод відрізняється відносною сталістю навантаження, не частими пусками та здатністю в певних умовах генерувати реактивну потужність.

З електротехнологічних установок найбільші проблеми викликають дугові плавильні печі через наступні причини:

- велика власна потужність;

- нелінійність та обумовлений пічним трансформатором низький ;

- поштовхи активної і реактивної потужностей, що виникають під час роботи;

- відхилення від симетричності фазових навантажень.

Аналогічні проблеми мають електрозварювальні установки змінного струму.

Електричне освітлення також викликає певні проблеми, а саме: високоекономічні розрядні лампи мають нелінійну характеристику і чутливі до короткочасних (частки секунд) перерв електропостачання. Ці проблеми вирішуються за рахунок переводу ламп на високочастотне живлення індивідуальними перетворювачами частоти, що покращує не тільки їх світлотехнічні, але й енергетичні параметри. Джерела світла (лампи розжарювання, люмінісцентні, дугові, ртутні, натрієві та ін.) є однофазними електроприймачами і для зниження несиметрії рівномірно розподіляються по фазам. Короткочасні перерви (декілька секунд) живлення для освітлювальних установок, як правило, припустимі. Але є виробництва, де відключення освітлення загрожує безпеці людей. В таких випадках застосовують спеціальне аварійне освітлення, яке за надійністю електропостачання відносять до І категорії.

До електропостачання пристроїв управління та обробки інформації висуваються підвищені вимоги щодо надійності та якості електроенергії, тому вони живляться, як правило, від джерел гарантованого безперервного електропостачання.

1.2 Обгрунтування рівня вибухової, пожежної та електробезпеки приміщень

В даному підрозділі відповідно до діючих державних і галузевих стандартів, нормативних і керівних документів необхідно обгрунтувати вимоги щодо вибухової, пожежної та електричної безпеки конкретного об'єкту проектування з метою обгрунтувати з точки зору безумовного забезпечення безпеки людей та електричного обладнання, а також безаварійної та надійної роботи об'єкту електропостачання, подальші дії щодо вибору схемних та конструктивних рішень, а також комутаційних та захисних апаратів.

Безпека електропостачання регламентується наступними правилами:

- улаштування електроустановок - містять вимоги при проектуванні та спорудженні електроустановок, а також норми для випробування електроустановок;

- технічної експлуатації електроустановок споживачів - містять вимоги до забезпечення надійності і збереження електроустановок;

- техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів - містять вказівки щодо забезпечення безпеки людей, які обслуговують установки;

- будівельними нормами і правилами - містять вказівки щодо організації та проведення монтажних і налагоджувальних робіт в електричних установках промислових підприємств.

За умовами електробезпеки вирізняють електроустановки до 1 кВ та вище 1 кВ. За умовами розташування електроустановки розділяють на відкриті (зовнішні, розташовані в тому числі й під навісом) та закриті (внутрішні, розташовані в спорудах захищених від атмосферного впливу).

За умовами середовища приміщення для електроустановок розділяють на [4]:

сухі, в яких відносна вологість не перевищує 60% від тієї кількості вологи, яка при даній температурі відповідає повному насиченню повітря водяними парами;

вологі, в яких водяні пари та конденсуюча волога виділяються короткочасно та відносна вологість не перевищує 75%;

сирі, в яких відносна вологість тривало перевищує 75%;

особливо сирі, в яких відносна вологість близька до 100%;

жаркі, в яких температура повітря постійно або періодично (на протязі доби) перевищує плюс 35С;

запилені, в яких виділяється технологічний пил, що осідає на проводках та проникає всередину машин та апаратів.

Запилені приміщення розділяють на приміщення зі струмопровідним пилом та з неструмовпровідни пилом. Розрізняють приміщення з хімічно активним або органічним середовищем, в яких постійно або тривалий час присутні агресивні речовини (пари, гази, рідини), які утворюють відкладення, плісняву, що руйнують ізоляцію та струмопровідні частини електричного обладнання.

Класифікація приміщень по вибуховій небезпеці [5].

В-І - Виділяються горючі гази або пари легкозаймистих рідин, здатні утворювати з повітрям в приміщенні вибухонебезпечну суміш при нормальному режимі роботи.

В-Іа - Теж саме, але під час аварії або пошкодження.

В-Іб - Можливе утворення суміші з великою вибуховою концентрацією (15 % і більше) або водню під час аварії чи ушкодження.

В-Іг - Можливе утворення вибухонебезпечної суміші на відкритому повітрі (наприклад, викиди технологічних установок, резервуари, відкриті простори з займистими рідинами).

В-ІІ - Можливе утворення вибухонебезпечної суміші з підвішених часток (пилу, волокна) та повітря в приміщенні при нормальних умовах.

В-ІІа - Теж саме, але під час аварії або пошкодження.

Класифікація приміщень по пожежній небезпеці [5].

П-І - Обертаються займисті рідини з температурою спалаху більше 61 С (наприклад, сховища мінеральних мастил та різні установки регенерації) всередині приміщень.

П-ІІ - Виділяються займисті пил або волокна з концентрацією спалаху до об'єму повітря більше 65г/м³.

П-ІІа - Обертаються тверді займисті речовини (сховища).

П-ІІІ - Обертаються займисті рідини з температурою спалаху більше 61 С або тверді займисті речовини поза приміщеннями (наприклад, сховища мінеральних мастил, вугілля та т.і.).

Класифікація приміщень по електричній небезпеці [5].

До приміщень особливо небезпечних (ПН) належать приміщення:

- особливо вологі (відносна вологість наближається до 100%, тобто поверхні (стіни, стеля, підлога) вкриті вологою;

- з хімічно активним середовищем, яке руйнує ізоляцію;

- територія розташування зовнішніх електроустановок.

До приміщень з підвищеною небезпекою (ПН) належать приміщення:

- вологі (відносна вологість повітря тривала більша за 75%);

- зі струмопровідним пилом, який осідає на електрообладнання;

- зі струмопровідною підлогою (метал, земля, залізобетон та т.і.);

- гарячі (температура постійно або більше 1 доби плюс 35С;

- можливий дотик одночасно до корпусу електрообладнання та конструкції, зв'язаною з землею.

До приміщень без підвищеної небезпеки (БПН) належать приміщення, які стосовно ураження людей електричним струмом не належать до приміщень з особливою або підвищеною небезпекою.

Електроустановки можуть мати різну ступінь захисту від дотику з їх струмовідними частинами і від дії навколишнього середовища [5]. Ступінь захисту позначається латинськими літерами IP і двома цифрами, що йдуть за ними. Перша з них характеризує ступіні захисту персоналу від дотику з рухомими частинами і частинами, що знаходяться під напругою, а також від попадання всередину твердих сторонніх тіл: 0 - захист відсутній: 1 - захист від випадкового дотику великої дільниці поверхні людського тіла до струмовідних частин і захист обладнання від попадання крупних твердих сторонніх тіл; 2 - захист від дотику пальців до струмовідних частин і захист обладнання від попадання твердих тіл середнього розміру; 3,4 - захист від дотику інструмента і захист обладнання від попадання дрібних сторонніх тіл; 5 - повний захист персоналу від дотику до струмовідних частин і захист від шкідливих відкладень пилу; 6 - повний захист обладнання від попадання пилу. Друга цифра позначає ступінь захисту від попадання води: 0 - захист відсутній; 1 - захист від крапель, що падають по вертикалі на оболонку; 2 - захист від крапель, що падають на оболонку нахилену під кутом не більпіе 15°; 3 - захист під дощу; 4 - захист від бризок в любому напрямку; 5 - захист від водяних струменів; 6 - захист від запліскування; 7 - захист при зануренні в воду; 8 - захист при зануренні в воду під тиском.

2. Розрахунково-конструкторська частина

В даній частині курсового проекту здійснюються основні розрахунки, на основі яких приймаються рішення щодо конструктивних рішень та вибору електричного обладнання для системи електропостачання цеху.

2.1 Аналіз місця розташування цехової трансформаторної підстанції та вибір схеми силової електричної мережі

В завданні до курсового проекту місце розташування цехової трансформаторної підстанції залано, тому необхідно зробити аналіз його раціональності на основі наведених нижче теоретичних положень і практичних рекомендацій.

Від місця розташування трансформаторної підстанції залежить архитектура електричної мережі, схема розподільного пристрою низької напруги та кількість приєднань до нього радіальних та (або) магістральних ліній.

При виборі місця для цехової трансформаторної підстанції враховують:

а) з метою зниження витрат кольорового металу на електричну мережу низької напруги та зменшення втрат електроенергії і напруги в цих мережах цехову підстанцію слід розміщувати в центрі електричних навантажень цеху, але при цьому може зростати довжина мереж, які живлять підстанцію;

б) на місці встановлення цехової підстанції не повинно бути технологічного устаткування та шляхів пересування механізмів;

в) характер середовища повинен відповідати вимогам виробника вибраного обладнання цехової трансформаторної підстанції;

г) центр електричних навантажень цеху не завжди збігається з вільним місцем (приміщенням), розміри якого достатні, а умови придатні для розміщення підстанції. В такому випадку пошук місця (приміщення) здійснюють в напрямку від центру електричних навантажень до джерела живлення, перевіряючи послідовно можливість виконання внутрішньої, вбудованої, прибудованої, зовнішньої, окремо розташованої, а також дахової, антресольної або підземної цехової трансформаторної підстанції.

У внутрішніх підстанціях все електрообладнання розташовується в середині виробничого або іншого приміщення цеху. Вони повинні застосовуватись головним чином у багатопрогінних цехах великої ширини з розміщенням переважно між колонами або у внутрішньоцехових приміщеннях, так щоб не займати площу цеху, яка обслуговується кранами (підйомно-транспортними засобами).

У вбудованих в споруду цеху підстанціях доступ до трансформаторів та електрообладнання середньої напруги здійснюється зовні (викочування назовні трансформаторів та вимикачів), а в прибудованих підстанціях із закритим встановленням трансформаторів доступ до електрообладнання здійснюється в приміщеннях, які прибудовані до споруди цеху (існують прибудовані підстанції з відкритим встановленням трансформаторів біля зовнішньої стіни цеху). Вбудовані та прибудовані підстанції повинні застосовуватись в цехах невеликої ширини або при розташуванні частини навантажень поза межами цеху, а також в разі недопустимості чи неможливості розміщення внутрішніх. Перевагу слід надавати підстанціям із зовнішнім встановленням трансформаторів біля цеху, якщо відсутні перешкоди з погляду архітектурного оформлення або забезпечення необхідних проїздів. електропостачання трансформаторний підстанція

Зовні окремо розміщені підстанції, які споруджуються на деякій відстані від цехових споруд, доцільно застосовувати, якщо: повністю неможливо розмістити підстанцію всередині цеху або біля його зовнішньої стіни; прибудовані підстанції до одного з цехів (при живленні від однієї підстанції декількох цехів) або самостійні підстанції в кожному з цехів не виправдані з економічної точки зору.

Дахові підстанції розміщують на даху цеху.

Антресольні підстанції розміщують на спеціальних конструкціях поверх технологічного обладнання цеху.

Підземні цехові підстанції розміщують нижче рівня підлоги в підвалах.

В цехах з вибухонебезпечним середовищем підстанції виносяться за їх межі.

В першу чергу слід розглядати можливість застосування комплектної трансформаторної підстанції внутрішнього розташування, якщо це дозволяє характеристика цеху. В даному випадку відсутні значні капітальні витрати на будівельну частину підстанції, скорочується строк будівництва, а також зростає культура монтажу електрообладнання та його обслуговування.

Місце розташування центру електричних навантажень цеху [6] визначається в умовній системі координат, яка наноситься довільним чином з умовними одиницями виміру і здебільшого суміщається з нижнім лівим кутом площі цеху.

Координати центру електричних навантажень відносно цих осей обчислюють:

де - потужність і-го електроприймача, кВт;

та - координати і-го електроприймача, м.

У випадку неможливості розміщення трансформаторної підстанції в центрі електричних навантажень цеху (з технологічних, архітектурних або інших міркувань) надається обгрунтування її зміщення по території цеху, як правило, в бік наближення до джерела живлення. Після розрахунку навантажень цехової силової мережі в разі необхідності роблять корегування попередньо обраного варіанта.

Таким чином, в даному підрозділі курсового проекту необхідно ознайомитись з номенклатурою, схемами, конструктивним виконанням цехової трансформаторної підстанції та зробити висновок про раціональність розміщення.

За завданням цех, для якого проектується система електропостачання, отримує живлення від головної понижувальної підстанції, основні параметри мережі напругою понад 1 кВ відомі, а отже вибору не підлягають.

В даному підрозділі курсового проекту необхідно попередньо обгрунтувати вибір схеми цехової мережі напругою до 1 кВ, який за результатами розрахунків в наступних підрозділах курсового проекту може при необхідності корегуватись.

До схем електропостачання висуваються числені вимоги [7]. Вони залежать від величини підприємства та від споживаємої потужності. На схеми електропостачання впливають специфічні чинники, властиві окремим промисловим підприємствам, такі як наявність зон з забрудненим та агресивним середовищем, особливих груп електроприймачів, які вимагають підвищеної надійності електропостачання, електроприймачів з ударним навантаженням, що різко змінюється та ін. Дані чинники висувають додаткові вимоги до системи електропостачання. На схему електропостачання впливають особливості роботи окремих виробництв, особливо їх найбільш відповідальних агрегатів, нормальне функціювання яких забезпечує безперервність технологічних процесів. Недостатнє врахування даних чинників внаслідок поганої обізнаності щодо технології може призвести, наприклад, до недостатнього резервування або до невиправданих витрат на надмірне резервування.

Основними вимогами до цехової мережі є наступні [7]:

1) забезпечення на всіх ділянках схеми мінімально можливої довжини ліній, раціонального резервування та найменших змін при перерозподілі навантажень;

2) врахування впливу середовища, виключення можливості пошкодження ліній, врахування умов експлуатації мережі та її перспективного розвитку;

3) застосування економічно доцільних перерізів ліній живлення (виключення неприпустимого нагріву та пошкоджень для нормальних та аварійних режимів, мінімальні втрати електроенергії).

Цехове електрообладнання розділяють на силове (різноманітні верстати, автоматичні лінії, конвейєри, електрозварювальні установоки, вентилятори, інші механізми та апарати) та освітлювальне.

Електроприймачі постійного струму, змінного струму підвищеної або зниженої частоти та імпульсного струму приєднують до цехової мережі через індивідуальні перетворювачі, тому ці електроприймачі в комплекті з перетворювачами можна розглядати як електроприймачі змінного струму промислової частоти.

Якщо цех має електроприймачі 6-10 кВ, то їх живлення забезпечується від головної понижувальної підстанції або центрального розподільного пункту підприємства по окремій лінії.

Схема електропостачання повинна бути надійною і безпечною, зручною в експлуатації та економічною, тобто відповідати мінімуму розрахункових витрат на її спорудження, не повинна бути багатоступеневою та містити недовантажене обладнання, повинна забезпечувати селективність захисту, необхідно застосовувати найбільш простий спосіб прокладки мережі.

Розподільні пристрої необхідно розташовувати поблизу центрів навантаження. Мережі живлення повинні мати мінімальну довжину. Кожну ділянку цеху доцільно живити від своїх розподільних пристроїв, виключаючи по можливості підключення споживачів інших ділянок цеху.

В цехах з паралельними технологічними потоками рекомендується схему розподілу електроенергії будувати так, щоб аварійне відключення або відключення для ревізії або ремонту одного з елементів (трансформатора, розподільного пристрою та т.і.) призводило до відключення механізмів одного технологічного потоку.

Необхідно обрати схему живлення силових споживачів для заданого цеху (радіальну, магістральну, змішану) та обгрунтувати вибір на основі аналізу переваг і недоліків типових схем цехового електропостачання з урахуванням особливостей та вимог технологічного процесу [6].

...