Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данный курсовой проект выполняется для углубления и закрепления теоретических знаний, полученных нами за курс изучения дисциплины.

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией электроприемников предприятия и должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям: они должны обладать минимальными затратами при соблюдении всех технических показателей; обеспечивать требуемую надежность электроснабжения и надлежащее качество электрической энергии; быть удобны в эксплуатации и безопасны в обслуживании; иметь достаточную гибкость, позволяющую обеспечивать оптимальные режимы эксплуатации, как в нормальном, так и в послеаварийном режимах; позволять осуществление реконструкций без существенного удорожания первоначального варианта.

По мере развития электропотребления к системам электроснабжения предъявляются и другие требования, например, возникает необходимость внедрения систем автоматического управления и диагностики СЭС, систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии, осуществления в широких масштабах диспетчеризации процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления.

Чтобы система электроснабжения удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи. Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПП, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схем электроснабжения и их параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.

Целью данного курсового проекта является разработка внутрицехового электроснабжения цеха нестандартного оборудования.

Задачей курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надежности, экономичности, гибкости, безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений; выполнения расчетов электрических нагрузок на ПЭВМ.



1. Исходные данные

Исходными данными для расчета электрических нагрузок групп электроприемников являются номинальная мощность электроприемников и характер изменения нагрузки, определяемый технологическим режимом. Данные отражены в таблице 1.1

Таблица 1.1 Исходные данные

Номер на плане	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт
1	2	3
1	Камерная печь	9,6
2	Продольно-строгальный станок	6,2
3	Сверлильный станок	3,2
4	Шлифовальный станок	6,8
5	Пресс	11,2
6	Сварочный аппарат	12
7	Токарный станок	3,8
8	Вертикально-фрезерный станок	6,4
9	Резьбонарезной станок	12,2
10	Фрезерный станок	4,5
11	Круглошлифовальный станок	15,5
12	Фрезерный станок	4,5
13	Токарный станок с ЧПУ	16,4
14	Моечная машина	4,2
15	Винтонарезной станок	9,6
16	Сверлильный станок	3,1
17	Отрезной станок	3,8
18	Зубофрезерный станок	3
19	Долбежный станок	2,5
20	Пресс	8,8
21	Плоскошлифовальный станок	9,6
22	Кран-балка	2,8



2. Характеристика потребителей электроэнергии

Так как в цеху имеются различные потребители электроэнергии с различными режимами работы, то они имеют различные коэффициенты использования и мощности, представленные в таблице 2.1. Данные виды станков относятся к 3 категории надежности электроснабжения, которая позволяет прерывать питание на одни сутки, для проведения ремонтных работ. Питание для таких электроприемников предусматривается от одного источника. В нашем случае это комплектная трансформаторная подстанция.

Таблица 2.1 Характеристика потребителей электроэнергии

Номер на плане	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт
1	2	3	4	5
1	Камерная печь	9,6	0,2	0,7
2	Продольно-строгальный станок	6,2	0,17	0,6
3	Сверлильный станок	3,2	0,14	0,5
4	Шлифовальный станок	6,8	0,14	0,5
5	Пресс	11,2	0,17	0,65
6	Сварочный аппарат	12	0,25	0,75
7	Токарный станок	3,8	0,14	0,5
8	Вертикально-фрезерный станок	6,4	0,14	0,5
9	Резьбонарезной станок	12,2	0,14	0,6
10	Фрезерный станок	4,5	0,13	0,5
11	Круглошлифовальный станок	15,5	0,2	0,7
12	Фрезерный станок	12	0,12	0,5
13	Токарный станок с ЧПУ	16,4	0,14	0,5
14	Моечная машина	4,2	0,25	0,8
15	Винтонарезной станок	9,6	0,13	0,6
16	Сверлильный станок	3,1	0,12	0,5
17	Отрезной станок	3,8	0,14	0,64
18	Зубофрезерный станок	3	0,13	0,6
19	Долбежный станок	2,5	0,14	0,3
20	Пресс	8,8	0,17	0,65
21	Плоскошлифовальный станок	9,6	0,14	0,5
22	Кран-балка	2,8	0,2	0,7



3. Расчет электрических нагрузок

Расчетная нагрузка по допустимому нагреву представляет собой такую условную длительную неизменную нагрузку, которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции.

Расчетная активная мощность группы электроприемников для ШРА1 (количество электроприемников в группе более одного) на напряжение до 1 кВ определяется по выражению:

(3.1)

где - коэффициент расчетной мощности;

- коэффициент использования i-го электроприемника;

- номинальная мощность i-го электроприемника;

- количество электроприемников в группе.

Определяем групповой коэффициент использования для ШРА1:

(3.2)

Определяем групповой коэффициент мощности для ШРА1:

= = 0,57

По таблице определяем расчётный коэффициент.

Значение зависит от эффективного числа электроприемников (), группового коэффициента использования (), а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.

Эффективное число электроприемников - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников. Величина определяется по выражению:

(3.3)

где - номинальная активная нагрузка группы электроприемников или всего цеха, кВт.

Расчетная реактивная мощность для ШРА1 определяется следующим образом:

- для питающих сетей (питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты) в зависимости от значения:

при (3.4)

при (3.5)

Так как то

- для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу:

(3.6)

где - коэффициент реактивной мощности i-го электроприемника, принимаемый по значению

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

(3.7)

где - полная расчетная мощность узла нагрузки,.

Вывод: В данном пункте курсового проекта мы рассчитали нагрузки всех потребителей, полная нагрузка по цеху составила 174,688 кВар, а расчётный ток равен 265,411 А.

4. Компенсация реактивной мощности

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а, следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Определяем полную мощность потребителя по формуле:

; (4.1)

где - расчетная активная нагрузка по цеху;

- расчетная реактивная нагрузка по цеху.

Фактический коэффициент мощности определим по выражению:

; (4.2)

; =0,941

Мощность компенсирующего устройства определяется по формуле:

(4.3)

где - нормативный коэффициент расчётной мощности.

Где - нормативный коэффициент расчётной мощности.

Выбираем стандартную конденсаторную установку марки УКБН0,41580ТЗ со стандартным значением реактивной мощности

Тогда полная мощность определяется следующим образом:

(4.4)

Коэффициент мощности после компенсации реактивной нагрузки:

Вывод: В данном пункте курсового проекта мы рассчитали мощность компенсирующего устройства и выбрали конденсаторную установку, построили треугольник мощностей до и после компенсации реактивной мощности.

5. Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на потребительских подстанциях 6-10/0,4 кВ определяется величиной и характером электрических нагрузок, требуемой надежностью электроснабжения, территориальным размещением нагрузок и перспективным их изменением и выполняется при необходимости достаточного обоснования на основании технико-экономических расчетов.

Как правило, в системах электроснабжения применяются однотрансформаторные и двухтрансформаторные подстанции.

Выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии и т. д

В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000, 1600 кВА, в электрических сетях городов - 400, 630 кВА. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

Для данного цеха принимаем светильники УПДДРЛ с газоразрядными лампами высокого давления ДРЛ-400. Высота подвеса 7 метров.

Определяем площадь помещения по плану:

; (5.1)

где - ширина цеха, - длина цеха, .

Определяем установленную мощность:

Для

Так как

Определяем удельную мощность:

(5.2)

Рассчитаем осветительную нагрузку по цеху:

; (5.3)

где - коэффициент спроса на освещение, принимается 0,8 - 0,95;

кВт

Находим полную нагрузку по цеху по формуле:

; (5.4)

где =10,03

Принимаем к установке в КТП один трансформатор мощностью 160 кВА марки ТСЗ-160/10/0,4.

Коэффициент загрузки трансформатора определяем по выражению:

(5.5)

где - номинальная мощность выбранного трансформатора

Вывод: в данном пункте курсового проекта мы рассчитали осветительную нагрузку и требуемую мощность трансформатора, и по данной мощности выбрали трансформатор для установки в КТП марки ТСЗ-160/10/0,4,так как трансформатор загружен на 99%,то ставим трансформатор марки ТС3-250/10/0.4.

6. Выбор электрооборудования КТП и питающей сети

Исходными данными для выбора аппаратов защиты, контроля и учета будут определенные ранее расчетные токи распределительных шкафов и шинопроводов.

КТП состоит из: шкафа вводного высоковольтного (ШВВ) и низковольтного (ШВН), РУ-0,4 кВ. комплектующегося шкафами низковольтными линейными ШНЛ.

Рисунок 6.1 Схема питания цеховой сети

Определим тип выключателя нагрузки, предохранителя и питающего

кабеля на высоковольтном вводе подстанции ШВВ:

Расчётный ток питающего кабеля КТП найдём по формуле:

(6.1)

где - расчётная мощность цеха, кВА; - напряжение на вводе в КТП.

Высоковольтный предохранитель выбираем из условия:

Предохранитель, удовлетворяющий данному условию - ПКТ 101- 10-20-31,5УЗ

Расчётный ток цеха находим по формуле:

(6.2)

где - расчётная мощность цеха, кВА; - напряжение на выходе из КТП.

Выбираем сечение вводного кабеля по экономической плотности тока:

(6.3)

где - расчетный ток в нормальном режиме работы, А; - нормированное значение экономической плотности тока , .

Значит 16?12,04

По полученному току выбираем кабель .

Проверяем выбранный кабель на термическую устойчивость к токам короткого замыкания:

? (6.4)

где

Значит 16.

Так как кабель термически устойчив, то выбираем тот же кабель .

Выключатель нагрузки выбирается из условия:

По ранее проведенным расчетам выберем выключатель нагрузки с пружинным приводом типа .

Шкаф ввода низкого напряжения ШВН комплектуется трансформатором тока ТК20, амперметром PA1, вольтметром PV2, счётчиком активной () и реактивной () энергии, автоматическим выключателем BA.

Выбираем вольтметр PV1 по напряжению

с классом точности 2,5.

Так же выбираем амперметр PA1 по току

с классом точности 2,5.

Для измерения тока нулевого провода будем использовать трансформатор тока

Для учета потребленной энергии выберем счетчики активной и реактивной энергии :

счетчик активной энергии:

счетчик реактивной энергии: .

Выбираем автоматический выключатель серии BA по следующим условиям:

; (6.5)

; (6.6)

где -номинальный ток аппарата

Выбираем автоматический выключатель серии

Аналогично проводим расчеты выбора электрооборудования для распределительных шинопроводов: ШРА1,ШРА2 и для распределительных пунктов:ПР1,ПР2 и комплектной конденсаторной установки ККУ типа заносим в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Электрооборудование шинопроводов и ККУ

		Тип амперметра	Тип трансформатора тока	Тип автоматического выключателя
ШРА1	106,33	Э8021 150/5	ТК20 150/5	ВА51-31 250/160
ЩРА2	101,89	Э8021 150/5	ТК20 150/5	ВА51-31 250/160
ПР1	23,13	Э8021 30/5	ТК20 30/5	ВА51-35 100/40
ПР2	35,25	Э8021 50/5	ТК20 50/5	ВА51-35 100/80
ККУ	121,7	Э8021 150/5	ТК20 150/5	ВА51-35 250/160

Выберем сечения питающих кабелей с учетом токов защитных аппаратов для питания шинопроводов по следующим условиям:

(6.7)

(6.8)

где - номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя;

- коэффициент, выбираемый в зависимости от типа аппарата защиты, для автоматического выключателя с комбинированным расцепителем

Питающие сети пяти проводные, поэтому в качестве питающего кабеля будет использоваться кабель марки АВВГ с пятью алюминиевыми жилами.

Для ШРА 1:

А

Выбираем кабель мм²

Для ШРА 2:

А

Выбираем кабель мм²

Для ПР 1:

А

Выбираем кабель мм²

Для ПР 2:

А

Выбираем кабель мм²

Для ККУ 1

А

Выбираем кабель мм²

Полученные ранее результаты расчета позволяют выбрать типы шинопроводов.

Выбор шинопровода осуществляется по условию:

(6.10)

250 А 101,89 А

Выбираем распределительный шинопровод типа ШРА4 .

ШРА1: ШРА4-250-19-1У3

ШРА2: ШРА4-250-19-1У3

Для питания электроприёмников от ШРА применяют ответвительные коробки с разъединителем.

Выбор ответвительной коробки осуществляется по условию:

(6.11)

100 А А

Выбираем ответвительную коробку с разъединителем типа У2038.

В качестве вводного аппарата устанавливаем вводные силовые ящики с автоматическим выключателем.

Выбор силового ящика осуществляется по условию:

(6.12)

200 А 106,33 А

Выбираем вводной ящик с автоматическим выключателем типа Я-3134. Для ШРА 2 выбор ответвительные коробки с разъединителем и вводной ящик с автоматическим выключателем выбираются аналогично.

Выбираем распределительный пункт типа ПР85.

225 ? 30,01

8 ? 6

Выбираем распределительный пункт для ПР1 типа ПР85-Ин1-102

Для ПР2 распределительный пункт выбирается таким же образом.

ПР1: ПР85-Ин1-102

ПР2: ПР85-Ин1-102

Вывод: в данном пункте курсового проекта мы выбрали трансформаторы тока исходя из условия выбора и марки различных счетчиков для контроля качества и количества потребляемой электроэнергии, выбрали сечения питающих кабелей.

7. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ от перегрузки и токов короткого замыкания

Исходными данными для выбора аппаратов защиты являются номинальные токи электродвигателей.

Для электроприемника №1 с установленной мощностью . Выбираем электродвигатель марки АИР132М4 с номинальной мощностью 11 кВт.

Определяем номинальный ток электродвигателя по формуле:

; (7.1)

где - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

- номинальное напряжение электродвигателя, В;

- КПД электродвигателя, %.

- коэффициент мощности

Выберем аппараты защиты для электродвигателя по условиям:

, (7.2)

, (7.3)

где - пусковой ток электродвигателя

Выбираем для данного электродвигателя автоматический выключатель .

Аналогично осуществляем выбор электродвигателей для других электроприёмников и автоматические выключатели.

Для кран-балки выбираем пускорегулирующею аппаратуру. Выбор пускателя для кран-балок и вентиляторов осуществляется по условию:

; (7.4)

где - номинальный ток нагревательного элемента теплового реле, А

Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-1000 на 25 А и тепловое реле РТЛ-1012.

Вывод: В данном пункте мы выбирали аппараты защиты от перегрузок и токов короткого замыкания для отдельных электроприемников, а также выбирали двигатели и пускозащитные аппараты.

8. Расчет параметров и выбор проводов и кабелей распределительной сети

Выбор сечения проводов и кабелей распределительной сети с учетом токов защитных аппаратов для подвода к электроприемникам проведем по ранее приведенным условиям. Для автоматов

Распределительные сети будут четырехпроводными, поэтому будем использовать провод марки АПВ с алюминиевой жилой.

Выбор провода осуществляется по следующим условиям:

(8.1)

; (8.2)

где - длительно допустимый ток выбранного проводника, А;

- поправочный коэффициент, учитывающих условия прокладки проводов и кабелей ,в нормальных условиях равен 1;

- номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А;

- коэффициент, выбираемый в зависимости от типа аппарата защиты, для автоматического выключателя с комбинированным расцепителем

Выберем провод для распределительной сети:

№1: Камерная печь:

Выбираем провод АПВ 5х4 мм²

Аналогично проводим расчет выбора сечения кабелей для остальных электроприёмников распределительной сети.

Вывод: В данном пункте мы выбрали провода марки АПВ для питания электроприемников.

9. Расчет заземляющих устройств в электроустановках

Поражение человека электрическим током возможно при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или к металлическим нетоковедущим частям оборудования и сетей, оказавшимся под напряжением при нарушении изоляции.

Различают два вида прикосновения к токоведущим частям: двухполюсное, когда человек одновременно прикасается, чаще всего руками, к двум фазам сети, и однополюсное, когда человек, стоя на земле или заземленной конструкции здания прикасается лишь к одной фазе сети. Наиболее опасны случаи двухполюсного прикосновения, так как человек оказывается включенным на линейное напряжение установки. В этом случае ток, протекающий через тело человека:

; (8.1)

где - электрическое сопротивление тела или части тела человека, Ом;

- ток протекающий через тело человека, А.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей и заземляющих проводников.

Заземлитель представляет собой один или несколько металлических соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.

Заземляющие проводники - это металлические проводники, соединяющие заземлитель с заземленными частями электроустановки.

Сопротивление заземляющего устройства состоит из сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников, определяется по формуле:

(8.2)

где - напряжение относительно земли (нулевого потенциала), В.

При расчете заземляющего устройства определяются тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников.

Для суглинка величина удельного сопротивления:

Зная расчетное удельное сопротивление грунта, форму и размеры одного заземлителя, можно определить его сопротивление.

Выберем в качестве заземлителя электрод из трубы диаметром 50 мм, длиной 2,5 метров.

Определим сопротивление заземлителей по формуле:

(8.3)

Рассчитаем количество заземлителей:

; (8.4)

где - коэффициент экранирования, равный 0,59 для 10 заземлителей;

- защитное сопротивление, равное 4 Ома.

Вывод: в данном пункте курсового проекта мы рассчитали заземляющие устройства подстанции.



Заключение

В курсовом проекте была выполнена разработка электроснабжения приемников ремонтно-механического цеха, а в частности:

1. Рассчитаны электрические нагрузки по всему ремонтно-механическому цеху.

2. Проведена компенсация реактивной мощности, выбрана комплектная конденсаторная установка УКБН0,41580ТЗ.

3. Рассчитана осветительная нагрузка цеху, выбран трансформатор к комплектной трансформаторной подстанции типа ТС3-250/10/0.4.

4. Выбрано электрооборудование КТП и питающей сети, предохранитель серии ПКТ 101, выключатель нагрузки типа , амперметр и вольтметр типа , трансформатор тока типа , счетчик активной энергии типа , счетчик реактивной энергии типа , автоматический выключатель серии , кабель марки АВВГ с пятью алюминиевыми жилами, распределительный шинопровод типа ШРА4, ответвительные коробки с разъединителем типа У2038, вводные ящики с автоматическими выключателями типа Я-3134, распределительные пункты типа ПР85-Ин1-102.

5. Выбраны электродвигатели серии АИР для электроприемников и соответствующие к ним пусковые и защитные аппараты типа ВА 51, ПМЛ, РТЛ.

6. Рассчитаны параметры и выбраны провода марки АПВ распределительной сети.

7. Выбрано заземляющее устройство для электроустановки из трубы диаметром 60 мм, длиной 2,5м.

Также после выполнения данного курсового проекта мы систематизировали и усвоили теоретические знания по дисциплине, получили навыки самостоятельной работы, закрепили навыки в построении и черчении цеха. Научились пользоваться научной и справочной литературой.

Список используемых источников

1. Елкина Т.В «Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования» 2011 г.

2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ)

3. В.Н. Радкевич «Проектирования систем электроснабжения» : учебное пособие.-Мн.: НПООО «ПИОН» , 2001 г.

4. Н.П Постников «Электроснабжение промышленных предприятий» М. Высшая школа 1988

5. Б.Ю Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М. Высшая школа 1990

6. ГОСТ 21,608-84 «Внутреннее электротехническое освещение. Рабочие чертежи»

7. ГОСТ 21,613-88 «Силовое электрооборудование. Рабочие чертежи»

8. Козловская В.Б., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. «Электрическое освещение». Справочник 2007 г.

9. Ус А.Г., Евминов Л.И. «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий» : учебное пособие. - Мн,: НПООО «ПИОН», 2002. -457 с.

Размещено на Allbest.ru

...