Проектирование электрических нагрузок и выбор электрооборудования шлифовального цеха на ООО "Электросервис"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Московской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Московской области

«Клинский промышленно - экономический техникум»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

по специальности 140448 «Техническая эксплуатация и ремонт электротехнического и электромеханического оборудования»

Тема: Проектирование электрических нагрузок и выбор электрооборудования шлифовального цеха на ООО «Электросервис»

Выполнил Романов Р.Р.

студент 4 курса, группы ТЭ - 13

Руководитель проекта Бухаровский Н.В

Консультант проекта

по экономической части Евтихова В.В.

2015

Введение

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

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

Энергетической программой России предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.

Объект исследования: Шлифовальный цех ООО «ЭЛЕКТРОСЕРВИС».

Предмет исследования: электрооборудования шлифовального цеха ООО «ЭЛЕКТРОСЕРВИС».

Целью дипломного проекта является: спроектировать электрооборудования шлифовального цеха ООО «ЭЛЕКТРОСЕРВИС».

Задачами дипломного проекта являются:

· дать общую характеристику ООО «Электросервис»;

· рассчитать электрическое освещение, электрические нагрузки, компенсирующие устройства, выбрать трансформатор и элементы схемы ЭСН;

· рассчитать технико-экономические показатели ООО «Электросервис»

1. Общая часть

1.1 Характеристика предприятия ЭСН, электрических нагрузок и его технологического процесса

Шлифовальный цех (ООО «ЭЛЕКТРОСЕРВИС» ) предназначен для высококачественной обработки поверхностей изделий механическим и химическим способом. Он является составной частью крупного химического комбината.

В шлифовальном цехе размещены: станочное отделение, вспомогательные и бытовые помещения. Станочное отделение относится к пыльному помещению, так как при механической шлифовке постоянно и в больших количествах выделяется пыль, которая удаляется системой вентиляции.

Склад химикатов относится к взрывоопасным помещениям, так как там хранятся кислоты и щелочи.

Транспортные операции осуществляются с помощью мостовых кранов, грузовых лифтов и наземных электротележек.

Электроснабжение цех получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП), подключенной к подстанции глубокого ввода (ПГВ) комбината и расположенной за пределами здания.

По категории надежности ЭСН - это потребитель 3 категории, а вентиляция и ОУ - 2 категории.

Прокладка линий ЭСН должна быть защищена от агессивной среды и механических повреждений. Количество рабочих смен -1.

Грунт в районе здания - песок с температурой +50С. Каркас здания сооружен из блоков - секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н = 36 х 28 х 8м.

Перечень ЭО шлифовального цеха дан в таблице 1.1.

Мощность электроприемников (РЭП) указана для одного электроприемника.

Расположение основного ЭО показано на плане (чертеж №1)

№ на плане	Наименование электрического приёмника	Рэп, кВт	Кол-во	Примечание
1	2	3	4	5
1, 2	Электропривод ворот подъемных	4	2	ПВ=25%
3, 4, 5, 6	Вентиляторы	10	4
7	Краны - мостовые	72	1	ПВ=60%
8, 9……15	Шлифовальные станки	15	8

1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

При определении взрывоопасных зон принимается, что:

а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;

б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по

горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем

взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность;

в) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами.

Примечания:

1. Объемы взрывоопасных газов и паровоздушной смесей, а также время образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с «Указаниями по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности», утвержденными в установленном порядке.

2. В помещениях с производствами категорий А, Б и Е электрооборудование должно удовлетворять требованиям к электроустановкам во взрывоопасных зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: В-І, В-Іа, В-Іб, В-Іг, В-ІІ, В-ІІа.

Все помещения электромеханического цеха являются не взрывоопасными.

Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.

Зоны пожароопасности: П-I, П-II, П-IIа, П-IIІ.

В электромеханическом цехе встречаются помещения следующих классов:

Зоны класса П-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 0С

Зоны класса П-IIа -- зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

Классификация помещений по электробезопасности.

В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

1) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

· сырость или токопроводящая пыль;

· токопроводящиё полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

· возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей,

· технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

2) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

· особая сырость;

· химически активная или органическая среда;

· одновременно два или более условий повышенной опасности.

Данные по цеху металлорежущих станков приведены в (табл. 1.2).

. Классификация помещений цеха металлорежущих станков по взрыво-, пожаро-, электробезопасности.

Наименование помещений	Категории
	Взрывоопасность	Пожароопасность	Электро-безопасность
Станочное отделение	В - I	П 2 а	ОО
Нач. цеха	-	-	БПВ
Комната отдыха	-	-	БПВ
Буфет	-	-	БПВ
Вентиляционная	В - IIa	П 2 а	БПВ
Трансформаторная	В - Iб	П 1	ОО
Склад	-	П 2 а	БПВ
Архив	-	П 2 а	БПВ
Инструментальная	-	-	БПВ

2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Все электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории.

Электроприемники І категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Перерыв в электроснабжении электроприёмников I категории недопустим, поэтому они должны получать питание от двух независимых источников по двум линиям.

Электроприемники ІІ категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников ІІ категории от одного трансформатора. Для электроприемников ІІ категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Согласно ПУЭ, электроприемники ІІ категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

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

Шлифовальный цех по категории надежности ЭСН относится к потребителям 3 категории. Выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором, магистральную схему электроснабжения.

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

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор - магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью.

Схема электроснабжения шлифовального цеха

Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей. Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными.

2.2 Расчет нагрузки общего электрического освещения цеха

а b, м	Н, м	Разряд и подразряд зрительных работ	hр, м	hc, м		Светильник	Lщ, м	Характеристика Помещения
36Ч28	8	IV -б	0,8	1,3	1	РСП08	75	Потолок бетонный,стены бетонные с окнами

В столбцах табл. 2.1. приняты следующие обозначения:

? а b - площадь помещения, м2;

? а - длина помещения, м;

? b - ширина помещения, м;

? Н - высота помещения, м;

? hр - уровень рабочей поверхности над полом, м;

? hс - расстояние между светильником и потолком, м;

? - коэффициент для определения расстояния между

светильниками;

? Lщ - длина до главного щитка от источника питания, м;

Определяем геометрические размеры размещения светильника, рис.2.2, с учетом исходных данных:

hп = Н - hc

h = hп - hp

Геометрические размеры расположения светильника

hп = Н - hc = 8 - 1,3=6,7 м

h = hп - hp = 6,7 - 0,9 = 5,8 м

Определим L [м] - расстояние между соседними светильниками или их рядами, рис.2.2.:

L = • h,

где значение коэффициента берется из исходных данных, т.е.

L = • h = 1 • 5,8 ? 6

где La - расстояние между светильниками по длине помещения.

Определим число светильников расположенных по длине помещения:

na = а/Lа = 36/6 = 6 св

Рассчитываем LСа:



Расчетное расстояние LСа = 3м входит в допустимые пределы, следовательно принимаем LСа =

В прямоугольных помещениях рекомендуется принимать La/Lb 1,5,

Lb - расстояние между рядами светильников по ширине помещения.

Lb ? La/1,5 = 6/1,5 = 4 м

Определяем число рядов светильников расположенных по ширине помещения:

nb =b/Lb = 28/4 = 7

Определим Lсb [м] - расстояние от стен до ближайшего ряда светильников

Определим N - количество светильников в помещении:

N = na nb = 6 7 = 42

Сводим результаты всех расчетов в таблицу.

Параметр	Н, м	h, м	a, м	b, м	La, м	Lb, м	LCa, м	LCb, м	na, шт	nb, ряд	N, шт.
Значение	8,0	6,7	36	28	6	4	3	2	6	7	42



Расстояние между светильниками и стенами помещения

2.2.1 Определение индекса помещения i

Для прямоугольных помещений индекс помещения i равен:

i = S /[(a + b)•h],

где S = a b - площадь помещения, S = 36 x 28 = 1008м2

h - расчетная высота расположения светильника над освещаемой (рабочей) поверхностью, h = 5,7м.

i = 1008/(64 х 5,8) = 2,7

Принимаем i = 2,5

2.2.2 Определение коэффициента использования светового потока

Коэффициенты использования светового потока выбираем [1, стр. 135, табл.5-10] исходя из заданных параметров:

Ш cветильники РСП05 с лампами ДРЛ,

Ш п = 0,5; с = 0,3; р = 0,1,

Ш i = 2,5

По табл. 5-10 выбираем = 69 %

2.2.3 Определение светового потока Ф

Требующийся световой поток источника света Ф определяют по формуле:

Ф = (Е•k•S•z) / (N•), (2.4)

2.2.4 Выбор по световому потоку из табл. 2.2.4 стандартной лампы ДРЛ

Технические данные ламп ртутных дуговых

Тип лампы	Мощность Вт	Ток лампы, А	Световой поток, лм	Размеры, мм	Тип цоколя Е 40
		рабочий	пусковой		D	L
ДРЛ 250	250	2,15	4,50	11000	91	227

Выбираем стандартную лампу ДРЛ 250 - лампа ртутная дуговая

2.2.5 Расчет освещенности точечным методом

2.2.6 Выбор контрольных точек

В качестве контрольных выбираются те точки освещаемой площади, в которых условная освещенность е от суммарного действия «ближайших» светильников имеет наименьшее значение. Во всех случаях при определении е не должны учитываться светильники, реально не создающие освещенности в контрольной точке из-за затенения оборудованием или самим рабочим при его нормальном фиксированном положении у рабочего места.

Характерные контрольные точки для случая общего равномерного освещения показаны на .

В выпускной квалификационной работе расчет е выполняем для точек А и Б, расположенных так, как показано на рис.2.3.,а,б. Точка Б расположена у стены между 1 и 3 светильниками. Точка А расположена напротив точки Б и находится между светильниками 1, 2, 3, 4.

Определим (рассчитаем) расстояния di от светильников до контрольных точек А и Б. La = 6 м, Lb = 4 м, h = 5,8 м Результаты вычислений занесем в табл. 2.5

Контрольные точки для случая общего равномерного освещения

К примеру расчета условной освещенности е в различных точках

Точка	Номера светильников	Расстояние d, м	Условная освещенность, лк
			от одного светильника	от всех светильников
А	1, 2, 3, 4	3,16	5	20
	5, 6	9,05	0,48	0,96
	7, 8	4,2	3,6	7,2
	е = 28,16
Б	1, 3	2	6,8	13,6
	2, 4	6,08	1,8	3,6
	5, 6	12,04	0,16	0,32
	7	3	5,2	10,4
	е = 27,92

2.2.7 Определение светового потока в контрольных точках

Далее сравниваем найденное значение светового потока в контрольных точках, с значением светового потока ламп ДРЛ, выбранных в п. 2.4. т.к. необходимо убедиться в правильности выбора типа ламп. Разница значений потоков расчетная и выбранная должна быть не более чем 20%

Из приведенного расчета видно, что разница значений потоков расчетная и выбранная составляет 12 %. Это соответствует норме. Следовательно, лампы выбраны правильно.

2.2.8 Выбор напряжения и источников питания

Для осветительных установок, как правило, должно применяться напряжение:

- переменного тока при заземленной нейтрали -- не выше 380/220 В;

- переменного тока при изолированной нейтрали и постоянного тока не выше 220 В.

Преимущественно применяются осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Рабочим заземлением называется присоединение к заземляющему устройству какой-либо точки электрической цепи, необходимое для обеспечения надлежащей работы в нормальном или аварийном режиме.

Заземленной (глухозаземленной) нейтралью называется нейтраль трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Снижение напряжения по отношению к номинальному не должно у наиболее удаленных ламп превышать следующих значений:

2,5% - у ламп рабочего освещения промышленных и общественных зданий, а также прожекторного освещения наружных установок;

5% -- у ламп рабочего освещения жилых зданий, наружного освещения, выполненного светильниками, и аварийного освещения;

Для обеспечения надежной работы газоразрядных ламп напряжение на них не должно быть ниже 90% номинального.

Наибольшее напряжение у ламп должно быть не более 105% номинального.

При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения, как правило, должно осуществляться от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузок.

При любой системе питания (как от общих, так и осветительных трансформаторов), если имеются или ожидаются значительные отклонения напряжения, рекомендуется применение стабилизаторов или ограничителей напряжения, особенно в установках с лампами накаливания.

В тех случаях когда силовая нагрузка вызывает недопустимые колебания напряжения, на осветительных линиях должно предусматриваться питание освещения от отдельных трансформаторов.

В отношении требуемой надежности электроснабжения осветительные установки, как и прочие электроприемники, делятся на 3 категории.

В данной выпускной квалификационной работе:

l питание освещения осуществлять от отдельного трансформатора;

l напряжение питания освещения принять равным 0,4 кВ;

l применить схемы электроснабжения с заземлённой нейтралью;

l при расчете принять освещение цехов, как нагрузку III категории.

2.2.9 Схемы питания осветительных установок

Питание нагрузок III категории может производиться от одной однотрансформаторной подстанции. Аварийное и рабочее освещение должны при этом иметь самостоятельное питание, начиная от распределительного щита (РЩ) подстанции, .9

Для электронагрузок II категории при соблюдении ряда условий (наличие централизованного резерва трансформаторов, питание трансформатора при

кабельных линиях не менее чем двумя кабелями и др.) формально также допустимо питание от одной однотрансформаторной подстанции, но в действительности для осветительных нагрузок II категории желательно иметь более надежную схему питания.

Рис.2.2.9 Схема питания электрического освещения

ТП - трансформаторная подстанция;

РЩ - распределительный щит трансформаторной подстанции;

ОЩВ - щиток групповой ;

I - VI - участки электрической цепи.

2.2.10 Расчет сечения кабелей сети освещения по условию нагрева

Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В по условию нагрева выбирают в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки. Выбор сечения производится по условию нагрева длительным расчетным током:

IН доп Iр/k,

где k - поправочный коэффициент по условию прокладки кабеля, при температуре воздуха окружающей среды 250С или температуре почвы при прокладке кабеля на глубине 0,7 м - 150С k = 1 [1, табл.12-5, стр.342];

Iр - расчетный ток. [8, стр.198].

Расчетный ток равен:

S - полная мощность, В•А,

U - приложенное напряжение, В.

Расчетная активная нагрузка:

Р = Руст.•kс•kпрА,

где kc - коэффициент спроса, k = 1;

kпрА- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре, для ламп ДРЛ kпрА=1,1.

Рассчитываем установленную активную мощность:

Руст = Рлампы• N,

Где Рлампы - мощность одной лампы, (см. п. 2.4.5.) Рлампы = 250 Вт

N - количество светильников, (см. п. 2.1.2.) N = 42 шт

Руст = 250•42 = 10,5 КвТ

Р = 10,5•1•1,1 = 11,55 кВт

Коэффициент мощности для ламп ДРЛ составляет в среднем cosц = 0,5, а тангенс tgц = 1,73. (компенсация реактивной мощности индивидуальная или групповая экономически не выгодна из-за малой установленной мощности освещения и осуществляется на ТП).

Реактивная и полная мощности определяются по формулам:

Q = P• tgц

S = P/cos

S = P/cos = 11,55/0,5 =23,1 кB•A

Для участка I - II выбираем четырехжильный алюминиевый кабель проложенный в воздухе, сечением S = 4 мм2 с допустимой токовой нагрузкой Iдоп = 38 А, что больше расчетного тока Iрасч = 35,4 А, т.е. условие Iдоп Iрасч выполняется.

Выбираем кабель АВВБ 3 х 4 + 1 х 2,5

Разбиваем лампы на группы: две группы по 21 ламп.

Т.к. в двух группах одинаковое число ламп, то достаточно определить расчетный ток одной из этих групп. Питание групп осуществляется по двухпроводным линиям, т.е. лампы подключаются на фазное напряжение

Находим расчетный ток для однофазных ответвлений II - III, II - IV

где РГР - мощность ламп первой группы;

РГр = Nгр Рлампы = 21•0,25 = 5,25 кВт

По условиям нагрева линиям ответвлений II - III, II - IV соответствует алюминиевый двухжильный кабель, проложенный в воздухе сечением 4 мм2 с допустимым током Iдоп = 50 А, условие 3.1. выполняется: Iдоп Iрасч

Выбираем кабель АВВГ - 10

2.2.11 Расчет сети электрического освещения по допустимой потере напряжения

Сеть подключена к цеховой ТП:

· напряжение сети 380/220 В

· полная мощность трансформатора S = 400 кВА

· коэффициент загрузки трансформатора kЗ = 0,8 [1, табл.12-6, стр.344].

· коэффициент мощности cosц = 0,9 [1, табл.12-6, стр.344].

Сеть осветительных групп

ОЩВ размещаем в центре стены по ширине помещения (в = 20м), таким образом, получаем 2 группы по 12 ламп, расстояния до рядов указаны на .

Определяем сечение кабеля магистральной четырехпроводной линии (участок I - II, рис.3.1).



Приведенный расчетный момент М/I-II магистральной четырехпроводной линии (участок I - II, рис.3.1) с учетом наличия на ней однофазных ответвлений = 1,85 [1, табл. 12-10, стр. 348] составит:

М/I-II = М + •m = L•P + (mII-III + mII-IV )

mII-III = l1• P1; mII-IV = l2 • P2

где L, l1, l2 - длина соответствующих участков осветительной сети, м;

P, P1, P2, - расчетная мощность приходящаяся на соответствующие участки осветительной сети;

mII-III, mII-IV - приведенные расчетные моменты однофазных ответвлений

- коэффициент приведения моментов.

Значение коэффициента С выбираем из [1,табл.12-9, стр. 348]

Для трехфазной системы с нулевым проводом напряжением 380/220В для алюминиевых проводников С = 44, для медных проводников С = 72.

Для двухпроводной линии переменного тока, напряжением 220 В для алюминиевых проводников С = 7,4, для медных проводников С = 12.

Допустимая потеря напряжения по данным трансформатора U =5%

МI-II = L• P = 75•10,5 = 787,5 кВт•м

mII-III = mII-IV = l1• P1 = 11,5 • 5,25 = 60,3 кВт•м

Сумма приведенных расчетных моментов однофазных ответвлений составит:

?m = mII-III + mII-IV = 60,3+60,3 = 120,6

?m = 120,6 кВт•м

М/I-II = М + •m = 787,5 + 1,85 • (60,3 • 2) = 1010,88 кВт•м

Принимаем ближайшее наибольшее стандартное сечение SI-II = 4 мм2 [1, табл. 12.2, стр. 340] АВВГ 3 х 4 + 1 х 4

Далее выбираем фактическую потерю напряжения на данном участке:

Фактическая потеря напряжения не должна превышать допустимую потерю напряжения, т.е. U UI-II

Рассчитываем сечение проводников самой удаленной групповой линии, допустим l1 = l2 , т.е. для линии II-III.

Допустимая потеря напряжения для неё:

UII-III = U - UI-II

UII-III = 5 - 4,47 = 0,53 %

Сечение участка II-III и участка II-IV

Принимаем стандартное ближайшее большее сечение SII-III = SII-IV = 15 мм2 АВВГ - 15

Вывод: Исходя из результатов расчета видно, что сечение четырехжильного кабеля, проложенного в воздухе от ТП до ОЩВ выбранное в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки, т.е. по условию нагрева длительным расчетным током составляет 4 мм2, сечение того же кабеля, выбранное по допустимой потере напряжения составляет 10 мм2.

Принимаем большее сечение, выбранное в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки, т.е. кабель АВВБ 3 х 4 + 1 х 2,5

Сечения двухпроводных линий выбранные в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки, т.е. по условию нагрева длительным расчетным током составляют 10 мм2, сечения тех же линий выбранные по допустимой потере напряжения составляют 6 мм2

Принимаем большие сечения, выбранные в зависимости от дли-тельно допустимой токовой нагрузки, т.е. кабели АВВГ 10

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что выбор четырехжильного кабеля и двухпроводных линий выполнен верно, что подтверждается результатами расчетов.

2.3 Расчет силовой нагрузки цеха на ООО «Электросервис», выбор трансформатора и компенсирующих устройств

Участок шлифовального цеха по категории надежности ЭСН относится к потребителям 2 категории. Категория ЭСН-2

Участок шлифовального цеха занимает площадь - 720 м2

Электроприемники, расположенные на участке разбиваются на группы:

· 3-фазный ДР - длительный режим работы,

· 3-фазный ПКР - повторно - кратковременный режим работы,

· 1-фазный ПКР - повторно - кратковременный режим работы,

· ОУ - осветительные установки.

Выбираются виды РУ: ШМА, РП, ЩО.

Основной метод расчета электрических нагрузок - это метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм), который сводится к определению максимальных (Рм ,Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.

РМ = КМ РСМ; QМ = К 'М • QСМ; ;

где: Рм - максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм - максимальная реактивная нагрузка, квар;

Sм - максимальная полная нагрузка, кВА;

КМ - коэффициент максимума активных нагрузок;

К 'М - коэффициент максимума реактивных нагрузок;

РСМ - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

QСМ - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.

РСМ = КИ РН; QСМ = РСМ tgц

где: КИ - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице №1

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

tgц - коэффициент реактивной мощности;

КМ = F(КИ, nЭ ) определяется по таблицам (графикам) (см. табл.№3), а при отсутствии их может быть вычислена по формуле:

;

где nЭ - эффективное число электроприемников;

где nЭ - эффективное число электроприемников;

КИ.СР. - средний коэффициент использования групп электроприемников,

;

где ; - суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников , кВт;

nЭ = F(n, m, КИ.СР., РН) может быть определено по таблице №2,

где n - фактическое число электроприемников в группе;

m - показатель силовой сборки в группе,

,

где РН.НБ , РН.НМ - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

В соответствии с практикой проектирования принимаем

К 'М = 1,1 при nЭ ?10; К 'М = 1 при nЭ ?10.

Приведение мощности 3-х фазных электроприемников к длительному режиму.

РН = РП - для электроприемников длительного режима (ДР);

РН = РП - для электроприемников ПКР (повторно - кратковременного режима);

РН = SП cosц- для сварочных трансформаторов ПКР;

РН = SП cosц - для трансформаторов ДР (длительного режима) ,

где: РН , РП - приведенная и паспортная активная мощность, кВт;

SП - полная паспортная мощность, КВА;

ПВ - продолжительность включения, отн.ед.

В табл. 5 заносим данные электроприемников

Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму:

Краны - мостовые

РН = РП = 72 =55,77 кВт

№ на плане	Наименование электрического приёмника	Рэп, кВт	Кол-во	Рэп, кВт	Примеча-ние
12,13	Электропривод подъёмных ворот	4 / 2	2	4	ПВ=25%
16,17,18,19	Вентиляторы	10	4	40
9	Краны - мостовые	72 / 55,77	1	55,77	ПВ=60%
1,2 …8	Шлифовальные станки	15	8	120

Электропривод ворот подъемных

РН = РП = 4 = 2кВт

Результаты заносим в таблицу 2.7.

Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость нагрузок по цеху» (Табл. 2.8.).

1. Колонки 1,2,3,5,6,7.

Колонка 4: =n,

Так как на РП1, РП2, ЩО электроприемники одного наименования, итоговых расчетов не требуется.

Секция №1	Нагрузка, приведенная, кВт
РП1
Краны - мостовые 72 (55,77) х 1	55,77
Электропривод ворот подъемных 4 (2 )х 2	4
ЩО
9,6	9,6
ШМА1
Вентиляторы 10 х 4	40
Шлифовальные станки 15 х 8	120
ИТОГО:	229,37

Расчеты производятся для ШМА1

Определяется

результат заносится в колонку 8.

Определяются:

РСМ = КИ РН; QСМ = РСМ tgц;

, или SСМ = РСМ/ Cos

результаты заносятся в колонки 9, 10, 11 соответственно.

Определяется

, cosц = , tgц

результаты заносятся в колонки 5,6,7 соответственно.

Определяется: nЭ = F(n, m, КИ.СР., РН) = nЭ = F(12, 3, 0,14 , переменная) = 12, результат заносится в колонку 12.

Определяется КМ = F(КИ, nЭ ), (1, с.26, табл. 1.5.3.) результат заносят в колонку 13.

Определяется РМ = КМ РСМ; QМ = К 'М QСМ;

,

В соответствии с практикой проектирования принимается К!М =1,1 при nЭ ? 10; К!М =1 при nЭ 10

результат заносят в колонки 15, 16, 17.

1. Определяется ток на РУ, результат заносят в колонку 18.

2.3.1 Определение потерь мощности в трансформаторе

Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями:

;ё

Результаты расчетов заносятся к колонки 15, 16, 17.

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности.

По справочнику выбираем КТП 1 160 - 10/0,4;

С одним трансформатором ТМ 160-10/0,4;

RТ =16,6 Ом; ХТ = 41,7 Ом; ZТ = 45 Ом; = 486 Ом; ; ;

Выбираем цеховую КТП 1 160 - 10/0,4; КЗ = 0,92

С одним трансформатором ТМ 160-10/0,4;

2.3.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Для выбора компенсирующих устройств необходимо знать - расчетную реактивную мощность КУ, которую можно определить из соотношения

Qк.р = б РМ(tgц - tgцк ),

где: Qк.р - расчетная мощность КУ, квар;

Наименование РУ и и электроприемников	Нагрузка установленная	Нагрузка средняя за смену	Нагрузка максимальная
	РН, кВт	n	РН, кВт	КИ	Cos	tg	m	РСМ, кВт	QСМ, кВар	SСМ, кВА	na	КМ	К! М	РМ, кВт	QМ, кВар	SМ, кВА	IМ, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
РП1
Краны - мостовые 55,77	55,77	1	55,77	0,2	0,5	1,72		11,15	19,18	23	-	-	-
Электропривод ворот подъемных 2 х 2	2	2	4	0,3	0,75	0,88		1,2	1,05	1,6	-	-	-
Всего по РП1		3	59,77	0,2	0,5	1,64		12,35	20,23	24,6	3	2,64	1,1	32,6	22,25	39,46	60,02
ШМА1
Вентиляторы 10 х 4	10	4	40	0,65	0,8	0,75		26	19,5	32,5
Шлифовальные станки 15 х 8	15	8	120	0,16	0,5	1,72		19,2	33,02	38,4
Всего по ШМА1	-	12	160	0,28	0,64	1,16	3	45,2	52,52	70,9	12	1,52	1	68,7	52,52	86,47	131,53
ЩО			9,6	0,85	0,95	0,33	-	8,16	2,69	8,58	-	-	-	8,16	2,69	8,58	12,68
Всего на ШНН								65,71	75,44	104,09	-	-	-	109,46	77,46	134,09	-
Потери														2,68	13,4	13,66	-
Всего на ВН														112,14	90,86	147,75	-

б - коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным способом, принимается б =0,9;

tgц, tgцк - коэффициент реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсация реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosц = 0,92…0,95.

Задавшись cosцк из этого промежутка, определяют tgцк.

Значения РМ, tgц выбирается по результатам расчета нагрузок из «Сводной ведомости нагрузок».

Параметр	cosц	tgц	РМ, кВт	Qм, квар	Sм , кВА
Всего на НН без КУ	0,63	1,23	109,46	77,46	134,09

1. Определяем расчетная мощность КУ

Qк.р = б РМ(tgц - tgцк ) = 0,9 • 109,46 • (1,23 - 0,33) = 88,66 квар.

Применяем cosцк = 0,95, тогда tgцк = 0,33.

2. Задавшись типом КУ, зная Qк.р и напряжение, выбираем по справочнику [5,с. 123, табл.6.1.1.] стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Выбираем установку конденсаторную УК3-0,38-75. Установка комплектная конденсаторная 3 ступени ручного регулирования напряжением 0,38 кВ, полная мощность 75 кВАр

Определяем фактическое значение tgцФ и cosцФ после компенсации реактивной мощности:

tgцк = tgц - =1,23 - = 1,23 - 0,76 = 0,47; cosцФ = 0,87.

Результаты расчетов заносят в «Сводную ведомость нагрузок» таблица №2.9.

Сводная ведомость нагрузок

Параметр	сosц	tgц	РМ, кВт	Qм, квар	Sм , кВА
Всего на НН без КУ	0,63	1,23	109,46	77,46	134,09
КУ				75
Всего на НН С КУ	0,9	0,47	109,46	2,46	109,48
Потери			2,18	10,94	11,15
Всего ВН с КУ			111,64	13,4	120,63

4. Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь:

SР = SВН = 120,63 кВА;

ДPТ = 0,02 SНН = 0,02 • 109,48 = 2,18 кВт;

ДQТ = 0,1 SНН = 0,1 • 109,48 = 10,94 квар;

ДSТ =

5. По справочнику [5, c. 106, табл. 5.1.1.] выбирается трансформатор типа ТМ 160-10/0,4:

RТ =16,6 Ом; ХТ = 41,7 Ом; ZТ = 45 Ом; = 486 Ом; ; ;

Окончательно выбираем: установку конденсаторную УК 3-0,38-75; трансформатор ТМ 160-10/0,4; для КТП -160 - 10/0,4

2.4 Расчет и выбор элементов ЭСН

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может произойти пожар , взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.

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

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

Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузке и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные и полупроводниковые.

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

Наиболее современные автоматические выключатели серии ВА предназначены для замены устаревших А37, АЕ, АВМ и «Электрон». Они имеют уменьшенные габариты, совершенные конструктивные узлы и элементы. Работают в сетях постоянного и переменного тока.

Выключатели серии ВА разработок 51,52,53,55 предназначены для отключений при КЗ и перегрузках в электрических сетях, отключений при недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений отключении электрических цепей. Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (ТР) и электромагнитные расцепители, иногда только ЭМР. Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:

для линии без ЭД - IН.А>IН.Р.; IH.P.>IД.Л;

для линии с одним ЭД - IН.А.>IH.P.; IH.P.>1,25 IД.Л;

для групповой линии с несколькими ЭД - IH.A>IH.P.; IH.P.>1,1.

3. Составление ведомости монтируемого электрооборудования

Производство электромонтажных работ регламентируется технической и директивной документацией

№ на плане	Наименование электрического приёмника	Рэп, кВт	Кол-во	Примечание
1	2	3	4	5
1, 2	Электропривод ворот подъемных	4	2	ПВ=25%
3, 4, 5, 6	Вентиляторы	10	4
7	Краны - мостовые	72	1	ПВ=60%
8, 9……15	Шлифовальные станки	15	8

Основными документами служат проект электроустановка, в строгом соответствии с которым и должны производится электромонтажные работы, действующие правила устройств электроустановок (ПУЭ) и Строительные Нормы и Правила (СНиП).

Производство электромонтажных работ должны вестись с применением узлового - комплектно блочного метода строительства с установкой оборудования, поставляемого укрупненными блоками, не требующими при установке плавки, резки, сверления или других подгоночных операций и регулировки.

4. Техническая эксплуатация электрооборудования цеха

4.1 Организационные мероприятия по обеспечению безопасного проведения работ в электроустановках

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются:

· оформление наряда, распоряжения или перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

· выдача разрешения на подготовку рабочего места и на допуск к работе при необходимости производства отключений и заземлений электроустановок, относящихся к объектам электросетевого хозяйства, находящегося в эксплуатации субъектов электроэнергетики или иных собственников, в отношении которых осуществляется оперативное управление при оказании услуги по передаче электрической энергии потребителям;

· допуск к работе;

· надзор во время работы;

· оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончания работы.

· Работниками, ответственными за безопасное ведение работ в электроустановках, являются:

· выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

· выдающий разрешение на подготовку рабочего места и на допуск в случаях производства отключений и заземлений электроустановок, относящихся к объектам электросетевого хозяйства, находящегося в эксплуатации субъектов электроэнергетики или иных собственников, в отношении которых осуществляется оперативное управление при оказании услуги по передаче электрической энергии потребителям;

· ответственный руководитель работ;

· допускающий;

· производитель работ;

· наблюдающий;

· члены бригады.

Работник, выдающий наряд, отдающий распоряжение, определяет необходимость и возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде (распоряжении) мер безопасности, за качественный и количественный состав бригады, состоящей из двух работников и более, включая производителя работ, и назначение ответственных за безопасность выполнения работ, за соответствие выполняемой работе групп перечисленных в наряде работников, а также проведение целевого инструктажа ответственному руководителю работ (производителю работ, наблюдающему).

Ответственный руководитель работ отвечает за выполнение всех указанных в наряде мероприятий по подготовке рабочего места и их достаточность, за принимаемые им дополнительные меры безопасности, необходимые по условиям выполнения работ, за полноту и качество целевого инструктажа бригады, в том числе проводимого допускающим и производителем работ, а также за организацию безопасного ведения работ.

В электроустановках напряжением до 1000 В при полностью снятом напряжении со всех токоведущих частей допускается выдавать один наряд на выполнение работ на сборных шинах РУ, распределительных щитов, сборок, а также на всех присоединениях этих установок одновременно.

Работы в электроустановках могут проводиться по распоряжению, являющемуся письменным заданием на производство работы, определяющим ее содержание, место, время, меры безопасности (если они требуются) и работников, которым поручено ее выполнение, с указанием их групп по электробезопасности (далее - распоряжение). Распоряжение имеет разовый характер, срок его действия определяется продолжительностью рабочего дня или смены исполнителей.

4.2 Проведение электрических испытаний внутрицехового оборудования

При эксплуатации внутрицеховых электрических сетей состояние электроизоляционных материалов, применяемых в электрических проводах и кабелях, имеет большое значение. При запылении и загрязнении понижаются электроизоляционные свойства изоляции. Перегрев изоляции одновременно с понижением электроизоляционных свойств делает ее хрупкой и механически менее прочной. Как следствие этого возникают электрические пробои, приводящие к преждевременному выходу из строя электропроводок.

Другим элементом внутрицеховых электрических сетей, обеспечивающим надежную их эксплуатацию, являются электрические контакты, которые при эксплуатации постепенно окисляются и ослабевают. В результате этого переходное сопротивление контактов увеличивается, что вызывает их недопустимый перегрев и понижение качества. Чтобы обеспечить бесперебойную работу внутрицеховых электрических сетей и нормальный срок их службы, в процессе эксплуатации проводят надзор и

необходимую проверку и, если после этого требуется, проводят своевременный ремонт. Необходимая частота осмотров внутрицеховых электросетей зависит в основном от условий эксплуатации и окружающей среды.

Если при осмотре электрических сетей выявлены неисправности, то об этом ставят в известность непосредственного начальника и одновременно делают соответствующую запись в эксплуатационном журнале.

При осмотре автоматов, станций управления и предохранителей проверяют их исправность и соответствие нагрузке и сечению проводов и кабелей.

Допуск к испытаниям электрооборудования в действующих электроустановках осуществляет оперативный персонал, а вне электроустановок - ответственный руководитель работ или, если он не назначен, производитель работ.

При размещении испытательной установки и испытываемого оборудования в разных помещениях или на разных участках РУ разрешается нахождение членов бригады, имеющих группу III, ведущих наблюдение за состоянием изоляции, отдельно от производителя работ. Эти члены бригады должны находиться вне ограждения и получить перед началом испытаний необходимый инструктаж от производителя работ.

5. Охрана труда при эксплуатации электрооборудования цеха

Для создания безопасных условий работ с электрическими установками существует ряд защитных приспособлений: 1) ограждения и блокировки; 2) средства, изолирующие рабочего от земли; 3) предостерегающие надписи и плакаты; 4) сигнализация. При обслуживании электродвигателей и электрооборудования встречаются случаи поражения электрическим током.

Поражения электрическим током можно разделить на три вида:

а) поражения вследствие непосредственного прикосновения или недопустимого приближения к частям, находящимся под напряжением;

б) поражения, вызванные прикосновением к металлическим частям электроустановок или корпусам электроприемников, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции;

в) поражения, вызванные так называемым напряжением шага, возникающим вблизи мест повреждения электрической изоляции или мест замыкания токоведущих частей на землю.

Для защиты от поражения электрическим током используют:

1) ограждения (решетки, сплошные щиты, ящики, изолированные камеры и т. п.) Все ограждения закрываются на замок, ключ от которого хранится у ответственного за работу лица, либо снабжаются блокировками, исключающими возможность входа за ограждения или открывания ящиков, камер при включенном напряжении.

2) заземление всего оборудования и металлических перегородок испытательных станций и других участков.

3) применение пониженного напряжения для местного освещения рабочих мест.

4) герметизация и теплоизоляция оборудования, применение общеобменной вентиляции.

5) Средства служащие для для изолирования рабочего от земли

(изолирующие подставки, резиновые коврики, резиновые галоши и боты, резиновые перчатки и другие средства индивидуальной защиты)

6) приборам, служащим для включения и выключения тока, для

проверки отсутствия напряжения и для измерения напряжения относятся изолированные щипцы и клещи, штангн, указатели напряжений Работа с этими приборами должна производиться при условии применения н других средств защиты--резиновых изолирующих перчаток, изолирующих .подставок и защитных очков.

5.1 Применение УЗО для обеспечения электробезопасности при работе с электроприемниками цеха

Наиболее важное применение устройства защитного отключения (УЗО) это обеспечение электробезопасности работников. УЗО обеспечивает:

- защиту от прикосновения к токоведущим частям;

- быстродействующее отключение электроприборов при замыкании на корпус.

В случае прикосновения работника к фазному проводу сети через тело человека потечет ток, который для УЗО явля...