Электроснабжение станции сжатого воздуха
Характеристика технологического процесса на станции сжатого воздуха. Анализ расположения цеховой трансформаторной подстанции и предварительный выбор схемы силовой сети станции. Организационные меры по поводу повышения надежности электроснабжения станции.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.06.2015 |
| Размер файла | 419,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ТЕХНИКУМ ГАЗОВОЙ И НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ОДЕССКОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Монтаж и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских сооружений
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине
Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений
на тему: Электроснабжение станции сжатого воздуха
Студента (ки)
Гавриченко Вячеслав Сергеевич
Руководитель:
преподаватель специальных дисциплин
Андриенко М.Я.
г. Одесса - 2013 год
Содержание
- Введение
- 1. Общая часть
- 1.1 Характеристика технологического процесса станции сжатого воздуха
- 1.2 Характеристика силовых нагрузок станции
- 2 .Расчетно-конструктивная часть
- 2.1 Анализ расположения цеховой трансформаторной подстанции и предварительный выбор схемы силовой сети станции
- 2.2 Расчет электрических нагрузок силовой сети
- 2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховой подстанции с учетом компенсации реактивной мощности
- 2.4 Выбор сечения проводников питающей и распределительной сети напряжением до 1кВ
- 2.5 Расчет токов короткого замыкания
- 2.6 Выбор основного электрооборудования в сети напряжением до 1кВ
- 2.7 Расчет заземления цеховой трансформаторной подстанции
- 3. Организационная часть
- 3.1 Организационные меры по поводу повышения надежности электроснабжения станции
- 3.2 Организация безопасной эксплуатации электроснабжения станции
- 4. Результативная часть
- 4.1 Выводы по принятым решениям, что касается выбора элементов электроснабжения
Введение
В данном разделе курсового проекта необходимо на основе краткого анализа современного состояния и основных направлений развития и модернизации электроэнергетической системы Украины в целом, технического переоснащения производства и внедрения энергосберегающих технологий на уровне предприятий раскрыть цель и значимость конкретной темы курсового проекта.
В условиях постоянного роста стоимости энергоносителей, проблемы рационального обеспечения страны электроэнергией и ее эффективного использования приобретают первостепенное значение. Беспокойство вызывает высокая энергоемкость валового внутреннего продукта, а также все возрастающее моральное и физическое устаревание электрических сетей и электрооборудования предприятий. На производство отечественной продукции тратится значительно больше энергии, чем в ведущих странах мира.
Особое внимание необходимо уделить внедрению прогрессивных и рациональных решений в одном из основных секторов энергетического хозяйства предприятия - системе внутреннего электроснабжения.
В внутрицеховых электрических сетях используется значительное количество электрооборудования и проводникового материала, поэтому обоснованный выбор схемы питания, силового электрооборудования, коммутационной и защитной аппаратуры определяет не только качество и особенности работы электрооборудования, но и технико-экономические показатели системы электроснабжения и результаты работы предприятия в целом.
Цель данного курсового проекта - предложить надежную, экономичную, безопасную систему внутреннего электроснабжения, которая отвечает современным требованиям, а также подтвердить ее работоспособность в нормальных и аварийных режимах.
Применение современного оборудования, обоснованный выбор его рациональной компоновки и конструктивного исполнения цеховых сетей позволит обеспечить:
способность системы электроснабжения и ее отдельных элементов выполнять поставленные задачи по непрерывному питанию электрической энергией предприятия и отдельных его объектов без срыва плана производства и без аварий в электрической и технологической частях;
гибкость системы электроснабжения и ее пригодность для дальнейшего развития без значительных капиталовложений;
сведение к минимуму числа и продолжительности перерывов в электроснабжении;
необходимый уровень качества электроэнергии для создания условий устойчивой работы ответственных технологических агрегатов при нарушении режима электроснабжения;
экономию цветных металлов и электроэнергии;
необходимый уровень локализации повреждений;
безопасную эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт;
надлежащие условия для роста производительности труда персонала;
снижение себестоимости продукции и услуг предприятия.
В цеховых электрических сетях целесообразно широко применять комплектные трансформаторные подстанции комплектные распределительные устройства, а также комплектные силовые и осветительные токопроводы преимущественно отечественного производства.
Конечным результатом курсового проектирования является приобретение студентами навыков самостоятельного решения конкретных задач проектирования системы цехового электроснабжения, навыков работы с научно-технической и справочной литературой.
электроснабжение станция сжатый воздух
1. Общая часть
1.1 Характеристика технологического процесса станции сжатого воздуха
Технологический процесс станции сжатого воздуха предусматривает следующее: система электроснабжения должна быть в достаточной степени надёжной и обеспечивать электроснабжение установок II и III категории по надёжности электроснабжения; элементы системы электроснабжения должны обеспечивать необходимую степень взрывобезопасности и пожаробезопасности; особое внимание нужно уделить обеспечению безопасности персонала от поражения электрическим током.
Электроприёмники расположенные в помещении станции, которое имеет нормальную температуру, нормальную влажность. Следовательно, по требованиям электробезопасности станции сжатого воздуха относится к безопасным помещением по поражению электрическим током.
Согласно "Правилам устройств электроустановок" (ПУЭ) [1], помещения станции сжатого воздуха относиться к категории П-II и является безопасным. Категория П-II - помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.
Исходя из выше изложенного, основные электроустановки должны иметь степень защиты не ниже IP23 (2 - защита от посторонних предметов, имеющих диаметр <12 мм. Пальцы и подобные объекты; 3 - защита от падающих брызг. Защита от дождя. Вода льётся вертикально или под углом до 60° к вертикали).
1.2 Характеристика силовых нагрузок станции
Станция сжатого воздуха предназначена для работы в 3 смены. Основные электроприёмники принадлежат I, II и III категории по надёжности электроснабжения.
Электроприемники I 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, нарушения функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
Из этих приёмников к потребителям I-ой категории принадлежат: Компрессор воздушный (ЭП10,11), Установка очистки масла (ЭП15), Кран-балка (ЭП1).
Электроприемники II 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.
К потребителям II категории относятся: Компрессор воздушный (ЭП12-14), Трансформатор сварочный (ЭП22).
Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категории.
Все остальные относятся к III категории по надежности электроснабжения: Вентилятор вытяжной (ЭП4,5), Задвижка (ЭП6-9), Задвижка (ЭП16-21), Насос масла (ЭП2,3).
Большинство электроприёмников станции сжатого воздуха снабжены асинхронными двигателями и являются значительными потребителями реактивной мощности, больших токов и существенной чувствительностью к качеству электроэнергии, а остальное по-другому.
К трансформаторной подстанции, станции сжатого воздуха подключены сторонние потребители с нагрузками II-ой категории с активной мощностью Pст = 455 кВт и реактивной мощность Qст = 197 квар.
Все электроприёмники получают питание от 3ёх фазной сети переменного тока промышленной частоты напряжения 0.4 кВ. От однофазной сети питается рабочее и аварийное освещение. Однако данную нагрузку можно считать трехфазной при обеспечении равномерного распределения нагрузки между фазами.
Удельный вес приемников большой мощности (от 30 до 75 кВт) составляет 42%. Остальные потребители средней и малой мощности. Все потребители работают в режиме S1 (Продолжительный режим работы S1 - работа машины при неизменной нагрузке достаточно длительное время для достижения неизменной температуры всех ее частей).
Такие электропотребители, как кран-балка и сварочный трансформатор относятся к электроприемникам с режимом работы S2 (Кратковременный режим работы S2 - работа машины при неизменной нагрузке в течение времени, недостаточного для достижения всеми частями машины установившейся температуры, после чего следует остановка машины на время, достаточное для охлаждения машины до температуры, не более чем на 2°С превышающей температуру окружающей среды).
Все электроустановки стационарные, кроме кран-балки.
2 .Расчетно-конструктивная часть
2.1 Анализ расположения цеховой трансформаторной подстанции и предварительный выбор схемы силовой сети станции
С целью анализа расположение трансформаторной подстанции необходимо вычислить месторасположение центра электрических нагрузок.
Центр электрических нагрузок (ЦЭН) - точка, где расположение источника питания наиболее выгодное для потребителей электроэнергии.
Расчет ЦЕН производится с помощью формул:
(2.1)
(2.2)
где Рі - мощность электроприемника, кВт
хі и уі - координаты электроприемника, м.
По результатам расчета получаем ЦЭН в цехе метизных изделий, также указанным в графической части лист 2.: х = 12 м у = 7 м
Поскольку в найденных координатах ЦЭН разместить, цеховую трансформаторную подстанцию (ЦТП) невозможно, то ЦТП смещается в сторону питания свободного места в цехе.
К схеме электроснабжения предъявляются требования:
схемы электроснабжения зависят от потребляемой мощности, а также специфических факторов таких как: наличие зон с загрязненной и агрессивной средой особых групп, наличия электропотребителей с ударной нагрузкой, которая резко меняется.
Основные требования к цеховой сети:
1) Обеспечение на всех участках схемы минимально возможные длины линий, рационального резервирования и наименьших изменений при перераспределении нагрузок.
2) Учета влияния среды, исключения возможности повреждения линии, условий эксплуатации сети и ее перспективного развития.
3) Применение экономически целесообразных сечений линий питания (исключение недопустимого нагрева и повреждений для штатных и аварийных режимов, минимальных потерь электроэнергии).
Схема электроснабжения должна быть надежной и безопасной, удобной в эксплуатации и экономичной, то есть отвечать минимально расчетных потерь на ее сооружение, не должна быть многоступенчатой и иметь недогрузку электрооборудования, должна обеспечивать селективность защиты и наиболее простые способы прокладки сети.
Основными схемами питания силовых потребителей в цеховых электрических сетях являются следующие:
1) Радиальные;
2) Магистральные;
3) Смешанные.
Радиальная схема - это схемы, в которых каждый электрический потребитель, или определенная группа электропотребителей питаются отдельной линией от пункта распределения электроэнергии.
Преимущества: высокая надежность; простота в эксплуатации; удобность автоматизации и защиты.
Недостатки: необходимость развитого распределительного устройства низкого напряжения цеховой трансформаторной подстанции, который имеет большую площадь и большое количество коммутационных и защитных аппаратов, а так же большое количество линий которые отходят от распределяющего устройства. Низкая экономичность через подвышенные потери проводникового материала, ограничения гибкость сети.
Магистральная схема - это такая сеть, вдоль которой в любой точке могут быть присоединенные потребители электроэнергии.
Преимущества: обеспечение самого короткого пути от источника питания к электропотребителям; Упрощение распределяющего устройства низкого напряжения центральной трансформаторной подстанции через уменьшения количества электроаппаратов; гибкость и универсальность сети; использование унифицированных элементов индустриального изготовления для монтажа конструкций.
Недостатки: меньшая надежность, чем в радиальных (одновременно выключаются все электропотребители, которые присоединены к поврежденной магистрали); некоторый перерасход цветного металла через применение шинопроводов и модульной проводки постоянного сечения.
С учетом преимуществ и недостатков наведенных схем выбираем для системы электроснабжения цеха метизных изделий схему наведенной в графической части лист 2.
2.2 Расчет электрических нагрузок силовой сети
Расчетная нагрузка потребителя, или электросети (активное, реактивное , полное и ток ) принимается ровным математическим ожиданием максимальной нагрузки за 30 минут и используется для выбора сечений токопроводящих частей (кабелей, шинопроводов, проводов, троллеев), номинального тока электроаппаратуры, мощности силовых трансформаторов, устройств компенсации реактивной мощности, определение потерь и отклонений напряжения, потерь мощности электроэнергии в цеховой сети. Пусковой и пиковый ток необходимые для выбора автоматов и плавких вставок, предохранителей, определение размаха изменений смен напряжений для оценки допустимых колебаний напряжения и проверки возможности само запуска электрических двигателей.
Исходные данные для расчета электрических нагрузок цеха по выработке сжатого воздуха приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Определение расчетной нагрузки потребителей электроэнергии
|
№ |
Наименование электроприемников |
Pном, кВт |
рр.1,кВт |
qp.1,квар |
sp.1,кВА |
Ip.1,А |
Iпуск, А |
||
|
1 |
Кран-балка |
45 |
45 |
54 |
70,2 |
100,2 |
750 |
||
|
2,3 |
Насос масла |
3 |
3 |
2,1 |
3,6 |
5,1 |
15 |
||
|
4,5 |
Вентилятор вытяжной |
1,5 |
1,5 |
1,05 |
1,8 |
2,5 |
7,5 |
||
|
6-9 |
Задвижка |
1,8 |
1,8 |
1,9 |
2,6 |
3,7 |
11,2 |
||
|
10,11 |
Компрессор воздушный |
110 |
110 |
77 |
134 |
191,4 |
1100 |
||
|
12-14 |
Компрессор воздушный |
37 |
37 |
25,9 |
45 |
64,2 |
370 |
||
|
15 |
Уст. очистки масла |
45 |
45 |
45 |
63,6 |
90,8 |
281,2 |
||
|
16-21 |
Задвижка |
2,2 |
2,2 |
2,3 |
3 |
4,2 |
13,7 |
||
|
22 |
Трансформатор варочный |
37 |
37 |
55,5 |
66,7 |
95,2 |
555 |
На первом уровне электроснабжения нагрузки на линию (провод, кабель) создается одним электроприемником, поэтому для всех таких вложений при известном фактическом коэффициенте загрузки электроприемника расчетные активные и реактивные нагрузки, а также полная нагрузка и расчетный ток определяются по следующим формулам:
Активная нагрузка определяется по формуле:
(2.1)
где k - коэффициент загрузки;
Рном - активная мощность, кВт
Все остальные расчеты аналогичны и занесены в таблицу 2.1.
Реактивная нагрузка определяется по формуле:
(2.2)
где pp.1 - активная нагрузка, кВт;
Все остальные расчеты аналогичны и занесены в таблицу 2.1.
Полная нагрузка определяется по формуле:
(2.3)
Все остальные расчеты аналогичны и занесены в таблицу 2.1.
Расчетный ток определяют по формуле:
(2.4)
где Uном - номинальное напряжение, кВ
Номинальный ток электродвигателя определяется:
(2.5)
где - номинальная активная мощность электродвигателя;
- номинальный коэффициент мощности электродвигателя;
- номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя.
= 150 А
Для каждого электроприемника вычисляем его пусковой ток:
(2.6)
где - номінальний струм електроприймача.
На втором уровне электроснабжения нагрузки на линию питания создается группой электроприемников, которые присоединены к пункту распределения электроэнергии. Поскольку все электроприемники не работают с максимальной нагрузкой одновременно, то результирующее нагрузки всегда меньше суммы их номинальных мощностей и будет не меньше среднего нагрузки по максимально загруженную смену, что характеризуется коэффициентами расчетных активных и реактивных нагрузок.
Эффективное число электроприемников ne - это такая условная количество однородных по режимом работы электроприемников одинаковой мощности, которая обуславливает значение расчетной нагрузки, как и группа электроприемников различных по режиму работы и мощностью.
= 7 (2.7)
где - количество работающих электроприемников в группе;
- номинальная активная мощность і-го электроприемника при ТВ = 1.
Ответы расчетов по эффективному числу электроприемников указаны в таблице 2.1.
Таблиця 2.2 - Визначення розрахункового навантаження споживачів
|
Исходные данные |
Справочные данные |
Расчетные данные |
Расчетные нагрузки |
|||||||||||
|
Наименование узлов питания и групп электроприемников |
||||||||||||||
|
ед. |
кВт |
кВт |
кВт |
квар |
кВт |
квар |
кВА |
А |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
ШРА1 |
11 |
188 |
3 |
106 |
56,8 |
120,3 |
171,7 |
|||||||
|
Кран-балка |
1 |
45,0 |
45,0 |
0,10 |
0,50 1,2 |
4,5 |
1,1 1,1 |
5 |
7,1 |
8,6 |
12,2 |
|||
|
Насос масла |
2 |
3,0 |
3,0 |
0,80 |
0,80 0,70 |
2,4 |
1,1 1,1 |
2,6 |
1,3 |
2,8 |
4 |
|||
|
Вентилятор вытяжной |
2 |
1,5 |
1,5 |
0,80 |
0,80 0,70 |
1,2 |
1,1 1,1 |
1,3 |
0,6 |
1,4 |
2 |
|||
|
Задвижка |
4 |
1,8 |
1,8 |
0, 20 |
0,60 1,08 |
0,3 |
1,1 1,1 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
|||
|
Компрессор воздушный |
2 |
110,0 |
110,0 |
0,80 |
0,80 0,70 |
88 |
1,1 1,1 |
96,8 |
47,4 |
107 |
152,8 |
|||
|
ШРА2 |
11 |
111,3 |
5 |
55,1 |
90,9 |
111 |
158,5 |
|||||||
|
Компрессор воздушный |
2 |
37,0 |
37,0 |
0,80 |
0,80 0,70 |
29,6 |
1,1 1,1 |
32,5 |
16 |
36,2 |
51,7 |
|||
|
Установка очистки масла |
1 |
45,0 |
45,0 |
0, 20 |
0,65 1,0 |
9 |
1,1 1,1 |
10 |
32,1 |
33,6 |
48 |
|||
|
Задвижка |
6 |
2,2 |
2,2 |
0, 20 |
0,6 1,08 |
0,4 |
1,1 1,1 |
0,4 |
1,6 |
2,7 |
3,8 |
|||
|
Трансформатор сварочный |
1 |
37,0 |
37,0 |
0,30 |
0,4 1,5 |
11,1 |
1,1 1,1 |
12,2 |
36,6 |
38,5 |
55 |
|||
|
Рабочее освещение |
0,98 0,2 |
4,6 |
4,6 |
6,4 |
9,1 |
|||||||||
|
Аварийное освещение |
0,50 1,73 |
0,4 |
0,4 |
0,6 |
0,9 |
|||||||||
|
Сторонние потребители |
0,78 0,8 |
455 |
197 |
|||||||||||
|
Всего по цеху |
12 |
0,70 1,02 |
7 |
161 |
147,7 |
231,3 |
330 |
Расчеты средней активной нагрузки за максимально загруженную смену, рассчитывается по формуле:
Pсм = PномKиcosц (2.8)
где Pном - активная мощность 1-го электроприемника;
Kи - коэффициент использования;
сosц - коэффициент мощности.
Рсм = 45 0,6 0,8 = 21,6 кВт
Расчеты средней реактивной нагрузки за максимальную загруженную смену:
Qсм = PномKиtgц (2.9)
где Pном - активная мощность 1-го электроприемника.
Qсм= 45 0,6 1,2 = 32,4 квар
Расчетная силовая активная нагрузка определяется по формуле:
Рр = PсмКр. а (2.10)
где Pсм - средняя активная нагрузка;
Кр. а - коэффициент активной нагрузки.
Рр = 21,6 1,1 = 23,7 кВт
Числовые значения коэффициентов расчетных активных нагрузок Кр. а приводятся в литературе [3].
Расчетная силовая реактивная нагрузка определяется по формуле:
Qр = QсмКр. р (2.11)
где Qсм - средняя реактивная нагрузка;
Кр. р - коэффициент расчетной нагрузки.
Qр = 32,4 1,1 = 35,6 квар
Значение коэффициента Кр. р находится с помощью эффективного числа электроприемников. Если число ne> 10, то Кр. р = 1, если число ne< 10, то Кр. р = 1,1 [3].
Расчетная силовая полная нагрузка определяется по формуле:
S= (2.12)
Sp= = 42,7кВА
Расчетный ток определяется по формуле:
Ip=Sp/ () (2.13)
Ip = 42,7/ (= 61А
Установленная (номинальная) мощность общего освещения:
Руст. осв kру. освF 10-3 (2.14)
где k - коэффициент мощности пусковых приборов. [3]
Ру. осв. - удельная установленная мощность, кВт.
F - площадь цеха, м2.
Руст. осв = 1,2288 16 10-3 = 4,6 кВт
Активная (рабочая) мощность освещение:
Ра. осв=Кс. освРуст. осв (2.15)
где Кс. осв - коэффициент спроса общего освещения приводится в литературе [3].
Ра. осв = 1 4,6 = 4,6 кВт
Реактивная рабочая мощность освещения.
Qа. осв =Ра. освtgц (2.16)
Qа. осв = 4,6 1 = 4,6 квар
Полная мощность рабочего освещения:
Sp. осв= (2.17)
Sp. осв= = 6,4 кВА
Ток рабочего освещения:
Ip. осв = Sp. осв/ ( 0,38) (2.18)
Ip = 6,4/ (0,38) = 9,1 А
Общая расчетная активная нагрузка цеховой подстанции:
Рр. ЦТП= Рр+ Ра. осв+ Рс. ц; (2.19)
где Рс. ц - расчетная активная нагрузка соседнего цеха.
Рр. ЦТП= 276 + 4,6 + 0,4 + 455 = 736 кВт
Общая расчетная реактивная нагрузка цеховой подстанции:
Qр. ЦТП= Qр+ Qа. осв+ Qс. ц; (2.20)
где Qс. ц - расчетная реактивная нагрузка соседнего цеха.
Qр. ЦТП=220 + 4,6 + 0,4 + 197 = 422 квар
Расчетная полная нагрузка цеховой подстанции:
Sp. ЦТП=; (2.21)
Sp. ЦТП= = 848 кВА
Расчетный ток цеховой подстанции:
Ip. ЦТП= Sp. ЦТП/ (2.22)
Ip. ЦТП= 848/ = 1211,4 А
Для остальных потребителей расчеты выполняются аналогично и приводятся в таблице 2.1.
2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховой подстанции с учетом компенсации реактивной мощности
В связи с тем, что в данном цехе присутствуют электрические потребители 2,3 категории не обходимо обеспечить беспрерывное электроснабжение, потому целесообразно выбрать двух трансформаторную подстанцию. Выбор трансформаторной подстанции определяется по формуле расчета активной нагрузки трансформатора:
(2.23)
где в - коэффициент загрузки трансформатора. [3]
N - Количество трансформаторов на подстанции. (N =2)
Sном. тSном. т. р= = 525 кВА
Выбор трансформатора по ближайшей номинальной мощности указан в таблице 2.2 из литературы [3].
Таблица 2.3 - Комплектная конденсаторная установка
|
Тип |
Номинальная мощность, к ВА |
Номинальное напряжение, кВ |
Потери, кВт |
Напряжение КЗ, % |
Ток XX, % |
|||
|
ВН |
НН |
XX |
КЗ |
|||||
|
ТМФ-630/10 |
630 |
6; 10 |
0,4 |
1,31 |
8,5 |
5,5 |
2,0 |
Для того что бы уменьшить потери трансформатора используются конденсаторы которые рассчитываются по реактивной мощности.
Реактивная мощность:
(2.24)
Qт= = 486 квар
Поскольку число положительное, то необходимо выбрать конденсатор, мощность которого рассчитывается по формуле:
(2.25)
Qн. к= 422 - 486 = - 64 квар
Мощность низковольтных конденсаторов, то устанавливать конденсаторы с номинальным напряжением 0,4 кВ не нужно.
2.4 Выбор сечения проводников питающей и распределительной сети напряжением до 1кВ
Основным условием выбора сечения проводников величина ее нагрева электрическим током в нормальном форсированном и аварийных режимах, если температура нагрева превысит допустимую, то элемент системы электроснабжения будет поврежден, а в некоторых случаях станет причиной пожара.
Для всех видов проводников и условий их применения главным в выборе сечения, является нагрев, которое определяется двумя эффектами теплового воздействия: максимально допустимой температурой и тепловым износом изоляции для данного режима и класса изоляции.
Выбор сечения проводников указан в таблице 2.4
Сечение проводников выбираем по условию IдопIp, где Iдоп - допустимый ток нагрузки, указан в литературе [1]; Ip - расчетный ток.
Определяется расчетный ток по формуле:
Ip = Sp/ (0,38) (2.26)
Ip = 42,7/ = 61 А
Таблица 2.4 - Сечение проводников станции сжатого воздуха
|
Названия Потребителей |
IдопIp, А |
Сечение кабеля, мм2 |
|
|
ШРА - 1 |
171,7 |
||
|
Кран-балка |
12,2 |
||
|
Насос масла |
4 |
||
|
Вентилятор вытяжной |
2 |
||
|
Задвижка |
0,7 |
||
|
Компрессор воздушный |
152,8 |
||
|
ШРА - 2 |
158,5 |
||
|
Компрессор воздушный |
51,7 |
||
|
Установка очистки масла |
48 |
||
|
Задвижка |
3,8 |
||
|
Трансформатор сварочный |
55 |
Длина проводов для станции сжатого воздуха указана в таблице 2.5
Таблица 2.5 - Длина проводников станции сжатого воздуха
|
Название потребителей |
Длина проводников, м |
|
|
ШМА - 1 |
||
|
Кран-балка |
||
|
Насос масла |
||
|
Вентилятор вытяжной |
||
|
Задвижка |
||
|
Компрессор воздушный |
||
|
ШМА - 2 |
||
|
Компрессор воздушный |
||
|
Установка очистки масла |
||
|
Задвижка |
||
|
Трансформатор сварочный |
Активное и реактивное сопротивления кабеля вычисляют по формулам:
(2.27)
(2.28)
где и - удельные активное и реактивное сопротивления;
- длина кабеля.
Rкаб= 12,5 1,2 = мОм
Xкаб= 0,116 1,2 = мОм
В таблице 2.6 активное сопротивление кабеля, и в таблице 2.7 реактивное сопротивление кабелей.
Таблица 2.6 - Активное сопротивление кабелей станции сжатого воздуха
|
Название потребителей |
Сопротивление кабелей, мОм |
|
|
ШРА - 1 |
||
|
Кран-балка |
0,5 |
|
|
Насос масла |
2,3; 2,3 |
|
|
Вентилятор воздушный |
0,8; 2 |
|
|
Задвижка |
1,2; 1,2; 1,2; 1,2 |
|
|
Компрессор воздушный |
4,1; 4,1 |
|
|
ШРА - 2 |
||
|
Компрессор воздушный |
2,8; 2,8; 2,8 |
|
|
Установка очистки масла |
0,8 |
|
|
Задвижка |
0,5; 0,5; 0,5; 0,5; 1,2; 1,3 |
|
|
Трансформатор сварочный |
0,5 |
Таблица 2.7 - Реактивное сопротивление кабелей станции сжатого воздуха
|
Название потребителей |
Сопротивление кабелей, мОм |
|
|
ШРА - 1 |
||
|
Кран-балка |
0,06 |
|
|
Насос масла |
0,09; 0,09 |
|
|
Вентилятор воздушный |
0,09; 0,2 |
|
|
Задвижка |
0,13; 0,13; 0,13; 0,13 |
|
|
Компрессор воздушный |
0,46; 0,46 |
|
|
ШРА - 2 |
||
|
Компрессор воздушный |
0,31; 0,31; 0,31 |
|
|
Установка очистки масла |
0,09 |
|
|
Задвижка |
0,06; 0,06; 0,06; 0,06; 0,13; 0,15 |
|
|
Трансформатор сварочный |
0,06 |
Потеря напряжения в кабелях рассчитывается по формуле:
(2.29) = 0,04 %
В таблице 2.8 указаны потеря напряжений на всех проводниках станции сжатого воздуха.
Таблица 2.8 - потеря напряжений в проводниках станции сжатого воздуха
|
Название потребителей |
Потеря напряжений, % |
|
|
ШРА - 1 |
||
|
Кран-балка |
||
|
Насос масла |
||
|
Вентилятор воздушный |
||
|
Задвижка |
||
|
Компрессор воздушный |
||
|
ШРА - 2 |
||
|
Компрессор воздушный |
||
|
Установка очистки масла |
||
|
Задвижка |
||
|
Трансформатор сварочный |
2.5 Расчет токов короткого замыкания
С целью обоснования выбора электрооборудования в сети напряжением до 1кВ не обходимо рассчитать токи возможных коротких замыканий. Короткими замыканием е любое случайное или преднамеренное непредвиденное нормальным режимом работы электрическое соединение разных точек установки между собой или землей, при котором токи в цепях электроустановки резко возрастают и превышают больше допустимый ток продолжительного режима. В системе трехфазного переменного тока.
Наиболее часто выключают однофазные короткие замыкания до 90% от общего количества, трехфазные от 1% до 7%.
Трехфазные короткие замыкания создают в поврежденном кругу самые токи поэтому при выборе аппаратуры в качестве расчетного тока принимают ток трехфазного короткого замыкания.
Для выбора и проверки устойчивости электроаппаратов и токоведущих частей к токам короткого замыкания, расчета подлежат:
1) Наиболее начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания.
2) Ударный ток короткого замыкания.
Расчет токов короткого замыкания проводится согласно ГОСТ-28249 "короткое замыкание в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока, напряжение до 1кВ" [6], а также литература [3].
При расчетах токов короткого замыкания в электроустановках допускается:
1) Применить упрощенные методы расчетов, если погрешность не превышает 10%.
2) Максимально упрощать и эквивалентирование всей внешней сети до места короткого замыкания.
3) не учитывать токи намагничивания трансформаторов.
4) не учитывать усиление магнитных систем электрических машин.
5) Принимать коэффициент трансформации трансформаторов как отношение средних напряжений степеней сети.
6) Не рассчитывается комплексная нагрузка, если суммарный номинальный ток не превышает 1% от начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания.
Для расчета токов короткого замыкания необходимо составить расчетную схему соответствующей нормальному режиму работы системы электроснабжения и всех источников питания.
По расчетной схеме составляется схема замещения на которой все магнита связанные электрические сети заменяются эквивалентными электрически связанным цепью.
К схеме замещения, водятся все источники, питающие места, короткого замыкания и все опоре, по которым проходит расчетный ток короткого замыкания.
В схеме замещения выбирают вероятные точки, для расчетов токов короткого замыкания в сети цеха по ремонту электрооборудования вращается напрямую автоматическим выключателем трансформатора.
Для расчета токов короткого замыкания необходимо привести эквивалентную схему, которая представлена на рисунке 2.1
Рисунок 2.1
Ток однофазного КЗ в точке К1 находится так:
кА (2.30)
где - фазное напряжение, В;
- Полное сопротивление петли "фаза-ноль" от трансформатора до точки КЗ, мОм;
- Полное сопротивление трансформатора токам однофазного КЗ, мОм.
Из таблицы Н3 приложения Н [1] трансформатора с номинальной мощностью полное сопротивление тока однофазного КЗ: мОм.
По формуле (2.26) ток однофазного металлического КЗ в точке К1:
кА.
Удельное сопротивление петли "фаза-ноль" от трансформатора к месту КЗ определяется по формуле:
Ом, (2.31)
где - удельное сопротивление петли "фаза-ноль" и-го элемента круга однофазного КЗ.
- длина и-го участка, м.
Из таблицы Н7 приложения Н полные удельные сопротивления цепи "фаза - ноль" для четырех жильных кабелей и проводов с алюминиевыми жилами такие: мОм/м; мОм/м.
Полное сопротивление петли "фаза - ноль" к точке К2 определяется по формуле:
,
мОм.
По формуле (2.26) ток однофазного КЗ в точке К2 равен:
кА
Сопротивление петли "фаза - ноль" к точке К3
мОм (2.32)
мОм
По формуле (2.26) ток однофазного металлического КЗ в точке К3 равен:
кА
Результаты расчета токов однофазного КЗ в электрической сети на-кромок до 1 кВ в точках К1, К2 и К3 приводятся в таблице 2.8.
Таблица 2.8 - Результаты расчета токов однофазного КЗ в различных точках электрической сети до 1 кВ
|
Точка КЗ |
Струм однофазного КЗ, кА |
|
|
К1 |
25 |
|
|
К2 |
3,03 |
|
|
К3 |
0,9 |
2.6 Выбор основного электрооборудования в сети напряжением до 1кВ
Выбор и проверка всех электроаппаратов должны отвечать следующим условиям:
1) Прочность изоляции для работы в длительном режиме и при кратковременных напряжениях.
2) Допустимого нагрева токами в продолжительном режиме.
3) Соответствия окружающей среде, рода установки и конструктивному исполнению.
4) Параметром основной функциональной характеристики. Проверку выбранных электроаппаратов производят по их стойкости и работоспособности.
5) Ток электродинамической стойкости электроаппараты.
6) Допустимый ток термической стойкости аппарата допустимого время термической стойкости.
Выбор автоматических выключателей для потребителей указан в таблице 2.10
Таблица 2.10 - Каталожные и расчетные данные автомата электродвигателя
|
Условия выбора |
Каталожные данные автомата типа АЕ2036 |
Расчетные данные |
|
|
По номинальному напряжению |
380В |
380В |
|
|
По номинальным токам автомата |
25А |
16,52А |
|
|
По номинальным токам теплового расцепителя |
20А |
16,52А |
|
|
По номинальным токам автомата и его расцепителей |
20А |
||
|
По току вставки теплового расцепителя |
25А |
22,08А |
|
|
По условиям задержки от пусковых токов |
25А |
25А |
|
|
По номинальным токам отключения автомата |
25А |
3,03А |
|
|
По условиям чувствительности |
35А |
0,9А |
Для других потребителей цеха электрические аппараты выбираются аналогично и вписываются к таблице 2.11
Таблица 2.11 - Результаты выбора автоматов
|
Распределительная линия |
Тип автомата |
, В |
, А |
, А |
, А |
, А |
, А |
|
|
к электропотребителям№ 1 |
АЕ2036 |
380 |
25,0 |
20,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
|
|
к электропотребителям№ 2 |
АЕ2046 |
380 |
63,0 |
40,0 |
50 |
50 |
63,0 |
|
|
к электропотребителям№ 3 |
АЕ2036 |
380 |
16,0 |
12,5 |
15,6 |
15,6 |
16,0 |
|
|
к электропотребителям№4,5,6,7,8,9 |
АЕ2046 |
380 |
63,0 |
63,0 |
78,75 |
78,75 |
63,0 |
|
|
к электропотребителям№ 10, 11 |
АЕ2036 |
380 |
16,0 |
16,0 |
20 |
20 |
16,0 |
|
|
к электропотребителям№ 12 |
АЕ2036 |
380 |
16,0 |
12,5 |
15,6 |
15,6 |
16,0 |
|
|
к электропотребителям№ 13 |
АЕ2046 |
380 |
63,0 |
40,0 |
50 |
50 |
63,0 |
|
|
к электропотребителям№14 |
АЕ2036 |
380 |
16,0 |
2,5 |
3,12 |
3,12 |
16,0 |
|
|
к электропотребителям№15 |
АЕ2036 |
380 |
25,0 |
25,0 |
31,25 |
31,25 |
25,0 |
Все автоматические выключатели выбраны правильно и в случае не штатных ситуаций потребители станции сжатого воздуха защищены.
2.7 Расчет заземления цеховой трансформаторной подстанции
При обслуживании электроустановки, опасными для человека является не только неизолированные токоведущие части, но и конструктивные части электрического оборудования, которые в штатном режиме не находятся под напряжением, но могут попасть под напряжение при повреждении изоляции (корпуса электродвигателей, пускателей, баки трансформаторов, металлические каркасы щитов).
Защитные меры и средства защиты от поражения электрическим током должны создаваться с учетом предельно допустимых для человека величин тока при определенной продолжительности и соответствующим этим токам напряжений прикосновения, обозначаются государственным стандартом.
Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам для обеспечения электробезопасности.
Электрическое замыкание на корпус - это случайное электрическое соединение токоведущих частей с металлическими нетоковедущими частями электроустановки, которое может быть результатом, например, повреждения изоляции, случайного прикосновения токоведущих частей к корпусу машины, падение провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущих металлических частях.
Назначение защитного заземления - предотвращение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и других нетоковедущих металлических частей, которые оказались под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам.
ПУЭ регламентирует в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземления, к которому присоединяют нейтрали трансформаторов, генераторов или выводы источника однофазного тока, должно быть не больше чем 2, 4, 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, 220 В источника трехфазного тока или 380, 220, 127 В источника однофазного тока.
Расчет устройства заземления заключается в определении сопротивления растекания тока искусственных заземлителей, не превысит нормированного значения и зависит от проводимости почвы, конструкции заземлителя и глубины его заложения. Расчет устройства заземления сводится главным образом к расчету самого заземлителя, так как проводники заземления в большинстве случаев выбираются по условиям механической прочности и устойчивости к коррозии.
Согласно заданию исходные данные для расчета устройства заземления трансформаторной подстанции ТМФ-630/10 приведены в таблице 2.4
Таблица 2.12 - Исходные данные для расчета устройства заземления
|
Трансформаторная подстанция |
2Ч250/10кВА |
|
|
Режим нейтрали на стороне до 1 кВ |
глухозаземленной |
|
|
Крупнейший расчетный ток замыкания на землю |
5,90 кА |
|
|
Грунт в месте сооружения |
90 Ом м |
|
|
Климатический район |
ІІІ |
|
|
Сопротивление естественных заземлителей |
90 Омм |
Конструктивное исполнение устройства заземления приведены на рисунках 2.5 и 2.6.
Рисунок 6.1 - Конструкция устройства заземления 1 - вертикальный заземлитель, 2 - горизонтальный заземлитель; 3 - заземляющий проводник
Устройство заземления находится с внешней стороны цеха с расположением вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между ними м. Материал вертикальных заземлителей - круглая сталь диаметром мм и длиной м. Метод погружения вертикальных заземлителей - вкручивания. Верхние концы вертикальных заземлителей погружены на глубину м и приварены к горизонтальной заземлителя из стальной полосы шириной мми высотой мм.
Устройство заземления используется одновременно для заземления электрооборудования до и выше 1 кВ, поэтому в соответствие с ПУЭ допустимое сопротивление контура заземления:
100, Ом
Нормированная величина сопротивления контура заземления составляет:
40, Ом
Коэффициенты вертикальнойи горизонтальнойпрокладки определяются согласно климатического района.
1,30, 2,50.
Расчетные удельные сопротивления грунта для вертикальных и горизонтальных заземлителей:
(2.33)
(2.34)
Таким образом, для заданного грунта:
Сопротивление растекания одного вертикального электрода определяется из таблицы 13.
Выбирается коэффициент использования вертикальных заземлителей с учетом средней величины экранирования.
Приближенная количество вертикальных заземлителей равна:
, шт (2.35)
, шт
Принимается ближайшая большая целое число вертикальных заземлителей: , шт
Определяется сопротивление растеканию горизонтального заземлителя из стальной полосы причиненного ширины и высоты по формуле:
Количества вертикальных заземлителейи определенном отношениивыбирается коэффициент использования горизонтальной полосы: 0,27.
Сопротивление растекания горизонтального заземлителя с учетом экранирования:
, Ом (2.36)
Уточненный сопротивление вертикальных электродов с учетом горизонтальной полосы:
, Ом (2.37)
Уточненная количество вертикальных электродов определяется:
, шт. (2.38)
Окончательно принимается 5 вертикальных электродов.
3. Организационная часть
3.1 Организационные меры по поводу повышения надежности электроснабжения станции
На сегодняшний день учет требований надежности - это насущная необходимость, но задача обеспечения надежности комплексная и сложная, поскольку она закладывается при разработке, обеспечивается при изготовлении и поддерживается при эксплуатации.
Надежность - свойство электрооборудования сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять нужные функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и использования.
Безотказность - свойство электрооборудования цеха выполнять нужные функции в определенных условиях в течение заданного интервала времени или наработки.
Наработка - продолжительность или объем работы электрооборудования.
Долговечность - свойство электрооборудования выполнять нужные функции до перехода в предельное состояние при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность - свойство электрооборудования быть приспособленным к поддержанию и восстановлению состояния, в котором он способен выполнять необходимые функции с помощью технического обслуживания и ремонта.
Сохранность - свойство электрооборудования выполнять нужные функции в определенных условиях в течение заданного времени или наработки.
Кроме рассмотренных выше показателей пользуются также комплексными показателями, такими как: коэффициент готовности, коэффициент технического использования.
Коэффициент готовности - вероятность, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме запланированных периодов, в течение которых его использование по назначению не предусмотрено.
Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и в простоях, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.
Режимы работы цеховых электрических сетей подразделяют на:
1) нормальные режимы, при которых отклонение приведенных выше параметров от их номинальных (нормированных) величин не превышают продолжительно допустимые;
2) временно допустимые режимы, при которых отклонение приведенных параметров допустимые на ограниченное время без существенного вреда для сети и электрооборудование, (например, систематическое перегрузки силовых тра...
Подобные документы
Сравнительная характеристика централизированной и децентрализированной систем воздухоснабжения. Управление системой сжатого воздуха и политика повышения эффективности её использования. Неправильное использование и основные случаи потерь сжатого воздуха.
реферат [528,8 K], добавлен 12.03.2016Характеристика технологического процесса и объекта электроснабжения, категория его надежности и схемы. Классификация зданий по взрывобезопасности и пожаробезопасности. Параметры электросети и выбор трансформаторов. Техника безопасности и молниезащита.
курсовая работа [180,5 K], добавлен 17.02.2010Проектирование системы электроснабжения дожимной компрессорной станции как части Оренбургского газопромыслового управления. Краткая характеристика технологического процесса и классификация потребителей. Выбор напряжения для силовой и осветительной сети.
реферат [47,0 K], добавлен 04.02.2009Категории электроприемников по надежности электроснабжения. Краткая характеристика потребителей. Разработка вопросов повышения надежности работы насосной станции, предназначенной для противоаварийного и технического водоснабжения Нововоронежской АЭС-2.
дипломная работа [922,4 K], добавлен 21.07.2013Категории надежности электроснабжения по пожаро- и взрывоопасности. Технический расчет радиальной схемы электроснабжения. Выбор оборудования цеховой ТП и аппаратов защиты внутреннего электроснабжения 0,4кВ. Конструкция трансформаторной подстанции.
дипломная работа [284,9 K], добавлен 19.05.2012Проведение расчетов силовых и осветительных нагрузок при организации энергоснабжения канализационной насосной станции. Обоснование выбора схем электроснабжения и кабелей распределительных линий насосной станции. Расчет числа и мощности трансформаторов.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 15.02.2017Аэродинамический расчет системы воздухоснабжения. Потери сжатого воздуха. Инструментальное обследование оборудования компрессорных станций. Термодинамические параметры компрессоров. Влияние влажности воздуха на работу центробежных компрессоров.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.06.2011Гидравлический расчет воздуходувной сети. Определение максимального удельного падения давления на главной магистрали. Технико–экономические показатели работы компрессорной станции. Выбор типа и числа компрессоров. Расчет себестоимости сжатого воздуха.
курсовая работа [140,3 K], добавлен 05.05.2015Осуществление электроснабжения на станции. Определение приближенного распределения мощностей в сети 110 кВ. Закон Кирхгофа. Расчет перетек мощности. Использование максимальной нагрузки для понижающего трансформатора. Сопротивление автотрансформатора.
контрольная работа [471,3 K], добавлен 25.02.2014Определение противопожарного запаса воды, диаметров всасывающих и напорных водоводов, потребного напора насосной станции, геометрически допустимой высоты всасывания, предварительной вертикальной схемы насосной станции. Составление плана насосной станции.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.06.2015Виды возобновляемых природных энергетических ресурсов Сахалинской области — геотермальные, ветроэнергетические и приливные. Проектирование гибридной станции для электроснабжения нефтяного месторождения. Выбор количества и мощности ветрогенераторов.
отчет по практике [290,0 K], добавлен 21.01.2015Выбор типа схемы электроснабжения и величины питающих напряжений. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов подстанции. Описание принципа работы схемы насосного агрегата. Построение системы планово-предупредительного ремонта электрооборудования.
дипломная работа [231,4 K], добавлен 07.06.2022Расчет нагрузок и выбор оборудования воздушной компрессорной станции, показатели эффективности ее работы. Гидравлический расчет магистрального воздухопровода. Тепловой расчет центробежной турбокомпрессорной установки. Система осушки сжатого воздуха.
курсовая работа [398,9 K], добавлен 22.01.2011Выбор напряжения и режима нейтрали для цеховой распределительной сети. Расчет электрических нагрузок цеха с учетом освещения, мощности компенсирующих устройств. Выбор местоположения цеховой трансформаторной подстанции. Нагрузки на участки цеховой сети.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 07.04.2015Автоматизированная система управления хозяйством электрификации и электроснабжения АСУ-Э. Ведение графической информации в базе данных. Создание электронной схемы плана контактной сети станции Козёлкино Брянского отделения Московской железной дороги.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 04.02.2014Обоснование выбора рода тока и рабочего напряжения электрической станции проекта. Выбор типа, числа и мощности генераторных агрегатов. Выбор устройств автоматизации проектируемой электрической станции. Разработка схемы распределения электроэнергии.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 17.02.2015Характеристика насосной станции и требования, предъявляемые к электроприводу насосов. Электросхема управления насосной установкой. Расчет электрической сети питающих кабелей. Охрана труда при эксплуатации насосной станции. Типы осветительных щитков.
курсовая работа [114,4 K], добавлен 27.05.2009Выбор комплектной трансформаторной подстанции (КТП). Расчет электрических нагрузок. Размещение пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов и венткамер. Выбор комплектного оборудования. Выбор проводов и кабелей и способов их прокладки.
курсовая работа [133,7 K], добавлен 22.10.2013Определение расчётных нагрузок на контактные провода и тросы, выбор их натяжения. Разработка схемы питания и секционирования станции и прилегающих перегонов однопутной железной дороги. Трассировка контактной сети на станции. Расчёт анкерного участка.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.03.2014Расчет газонаполнительной станции, сливных эстакад, предохранительно-запорных клапанов, насосно-компрессорного отделения и баллонов. Организация технического обслуживания и ремонта технологического оборудования газонаполнительной станции.
дипломная работа [570,1 K], добавлен 17.07.2016
