Расчет электроснабжения электрооборудования механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В настоящее время нельзя представить жизнь и деятельности современного человека без применения электричества. Электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека. Основными потребителями электрической энергии являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. Основное достоинство электрической энергии - это относительная простота производства, передачи и преобразования.

Электроснабжением называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, форме электросигнала, поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое качество электрической энергии. В России действует ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", который устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии. К сожалению, приходится констатировать, что нормы ГОСТ 13109-97 недостаточно контролируются и часто не соблюдаются.

Системы электроснабжения создаются для обеспечения промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели (приводы) различных механизмов, электрические печи, сварочные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Экономия электроэнергии должна осуществляться: путем сокращения всех видов электрических потерь, путем перехода на энергосберегающие технологии производства.

Основой энергетики России является сооружение электростанций большой мощности. Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др. В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации эксплуатируются более 600 тысяч км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше 2 млн. км напряжением 0,4... 20 кВ, свыше 17 тысяч подстанция напряжением 35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн. кВ-А и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6... 35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн. кВ•А.

Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн. кВт; в отрасли работают более 1 млн. человек.

1. Технологический раздел

1.1 Силовое электрооборудование цеха

Основные технико-экономические показатели

Длина цеха 54 м.

Ширина цеха 48 м.

Производственная площадь 2592 м2.

Климатическая зона 2.

Категория электроснабжения 2.

Схема электроснабжения.

Сеть трехфазная четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.

Напряжение сети 380/220.

Частота сети 50 Гц.

Общая мощность электроприемников:

Активная 468,9 кВт.

Реактивная 413 кВар.

Полная 660,37 кВА.

Общее количество электроприемников 98 шт.

Краткие сведения о технологическом процессе.

2 Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта, настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

3 Он является одним из цехов металлургического завода, выпускающего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

4 Потребители цеха имеют 2 категорию надежности ЭСН.

5 РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП 14 км. Напряжение на ГПП 6 и 10 кВ.

6 Благодаря хорошей вентиляции и правильному распределению оборудования на площади цеха окружающая среда в цехе считается нормальной.

7 Проектируемый цех работает в две смены по 5 дневной рабочей неделе.

8 Основные механизмы работают в продолжительном режиме (станки, вентиляторы). Кратковременном (балки, краны).

9 Элекроприемники, относящиеся ко второй категории - это такие электоприемники, перерыв электроснабжения которых не более 2 часов, что приводит к массовому простою рабочих, механизмов промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

10 Для электрического приемника второй категории нарушение электроснабжения возможно на время, необходимое для включения резервного питания действиями персонала. Допускается питание электрического приемников второй категории по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более одних суток. Кабельные вставки должны выполнятся 2 кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току воздушной линии. Допускается питание электрического приемника второй категории по 1 кабельной линии, состоящей не менее чем из 2 кабелей присоединенных к одному общему аппарату.

11 В соответствии с ГОСТ 21128-37 для питания силовых осветительных сетей предусмотрены следующие нормы напряжения до 1000 В, при переменном токе 12, 36, 127, 220, 380, 660 В. Питание двигателей ремонтно-механического цеха (РМЦ) осуществляется напряжением 220, 380 В. На стороне высокого напряжения принимаем 10 кВ как экономически более выгодное по сравнению с напряжением 6 кВ. Величина напряжения питания осветительной установки принимается равной 220, 380 В.

Описание строительной части проектируемого цеха и характеристика окружающей среды.

Здание цеха выполнено из сборных железобетонных конструкций. Колонны сечением 500 х 500 мм располагаются с шагом 6000 мм (6 м), ширина пролетов 24 и 24 м. Высота здания цеха от нулевой отметки до нижнего пояса ферм -6 м. Количество пролетов 2. Так же в цехе предусмотрено аварийное освещение в случае отключения электроэнергии в цехе, цех не пожароопасен. Тепловой режим цеха в зимнее время поддерживается с помощью отопительных радиаторов от центральной котельной. Температура воздуха цеха составляет 250С, влажность воздуха 65%, давление 750 мм.рт.ст. Окраска стен масляной краской светлых тонов. У входа в цех предусматривается световые табло с названием цеха.

Проезжая часть вокруг цеха, пешеходные дорожки асфальтированы освещены, для чего предусмотрено наружное освещение. В целях улучшения экологии вокруг цеха посажены деревья и газоны.

Характеристика электроприемников цеха.

В цехе расположены потребители которые питаются от трехфазной четырехпрововодной сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380/220В. Электроприемники в цехе могут работать в трех режимах: продолжительном, кратковременном, повторно-кратковременным:

1. продолжительным - это такой режим при котором электроприемник работает более 2 часов. В этом режиме работают электродвигатели вентиляторов.

2. Кратковременный режим работы - это такой режим при котором двигатели работают более 10 мин но менее 2 часов. В этом режиме работает большинство электроприводов станков.

3. Повторно-кратковременный режим - это режим при котором электродвигатель работает не более 10 мин. В этом режиме работают электродвигатели, грузоподъемные механизмы.

Выбор схемы конструктивных элементов силовой сети.

Радиальные схемы характеризуются тем, что питание подаётся на общий щит цеха, который обычно устанавливается в помещении низкого напряжения, а отходящие линии от него идут на групповые распределительные пункты или же непосредственно на электроприёмники большой мощности. От групповых распределительных пунктов отходящие линии идут непосредственно на электроприёмники. Данная схема обеспечивает большую надёжность электропитания, простоту в эксплуатации, однако, схема требует значительных материальных затрат.

Магистральная схема применяется при равномерном распределении нагрузки на площади цеха.Они не требуют установки распределительного щита на подстанции и энергия распределяется по совершенной схеме “ Трансформатор-магистраль”, что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции. Монтаж магистральных схем выполняется сборными конструкциями магистральных шинопроводов, которые прокладываются на высоте 5,5 м и распределительными шинопроводами, которые устанавливаются на высоте 2,5 м от пола, что обеспечивает ускорение монтажа и удешевление по стоимости.

Исходя из вышеприведенного описания я выбираю магистральную схему электроснабжения цеха.

Электрический расчет силовой сети:

Таблица 1 - Технические данные электрооборудования прессового участка цеха.

Поз. Обоз.	Наименование электроприёмника	Кол.	Pн, кВт	Iн, А		Iп, А	Ки	cos	tg
1	Плоско-шлифовальный	11	17	39,8	5	199	0,16	0,65	1,17
2	Пресс гидравлический	10	6	18,3	5	91,5	0,17	0, 5	1,73
3	Печь сопротивления	5	20	80,1	5	400,5	0,8	0,95	0,33
4	Копировально-фрейзерный станок	4	20	50,7	5	253,5	0,16	0,6	1,33
5	Токарный станок	8	14	43	5	215	0,16	0,5	1,73
6	Продольно-строгальный	9	9	21,1	5	105,5	0,17	0,65	1,17
7	Заточный станок	10	2,2	5,1	5	25,5	0,17	0,65	1,17
8	Радиально-сверлильный станок	12	10	23,4	5	117	0,17	0,65	1,17
9	Сверлильная установка	10	2,2	8,4	5	42	0,12	0,4	2,15
10	Кран-балка 5т. ПВ 40%	2	6,25	19	5	95	0,1	0,5	2,31
11	Электропривод ворот	6	0,12	0,37	5	1,85	0,05	0,5	1,73
12	Электрокалорифер	6	30	48	1	240	0,8	0,95	0,33
13	Фрезерный станок	2	16	48,7	5	243,5	0,14	0,5	1,73
14	Приточно-вытяжная вентиляция	6	45	86	5	430	0,6	0,8	0,75

- Расчет ответвлений к токоприемникам.

Рассчитать номинальный и пусковой ток каждого электроприёмника.

, А

где: Рп - номинальная мощность, Вт. Uн - номинальное напряжение, В. cosц - коэффициент мощности. %

Номинальный ток электроприёмников с повторным включением определяется по формуле:

,

где:

Пусковой ток определяется:

Iп = к · Iн

где: к - расчетный коэффициент.

к = Iп / Iн.

Для асинхронных двигателей серии А, АО к=5

1. Плоско-шлифовальный станок Pн = 17 кВт:

А;

Iп = 5 · 39,8 = 199А.

Номинальные и пусковые токи остальных электроприёмников цеха определяются аналогично и расчеты сведены в таблицу №1.

Рассчитаем и выберем плавкие предохранители к электроприёмникам:

Выбор плавких вставок для предохранителей производится по формуле:

А,

где Iн - номинальный ток, А;

К - кратность пускового тока к номинальному.

1. Плоско-шлифовальный станок, Iн = 39,8 А:

А.

По таблице выбираем предохранитель типа ПН2-100, Iн = 100 А, с плавкой вставкой на 80 А;

Iст. пл. вст.>Iпл.вст., 80> 79,6 А, 80 > 79,6 А.

- Расчет плавких ставок и выбор предохранителей для остальных токоприемников цеха осуществляется аналогично. Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Предохранители для защиты электроприемников

Поз. Обоз.	Наименование электроприёмника	Плавкая вставка	Тип предохранителя
		расчётная	стандартная
1	Плоско-шлифовальный	79,6	80	ПН2-100
2	Пресс гидравлический	36,6	40	НПН2-60
3	Печь сопротивления	160,2	200	ПН2-250
4	Копировально-фрейзерный станок	101,4	120	ПН2-250
5	Токарный станок	86	100	ПН2-100
6	Продольно-строгальный	42,2	50	ПН2-100
7	Заточный станок	10,2	15	НПН-60
8	Радиально-сверлильный станок	46,8	50	ПН2-100
9	Сверлильная установка	16,8	20	НПН2-60
10	Кран-балка 5т. ПВ 40%	38	40	НПН2-60
11	Электропривод ворот	0,74	6	НПН2-60
12	Электрокалорифер	96	100	ПН2-100
13	Фрезерный станок	48,7	100	ПН2-100
14	Приточно-вытяжная вентиляция	178	200	ПН2-250

Выбираем провод к электроприёмникам для подключения их к распределительному шинопроводу:

Выбор провода производится по номинальному току электроприёмника, при условии, что длительно-допустимый ток кабеля должен быть больше номинального тока электроприёмника, т.е. Iд. д.>Iн

1. Плоско-шлифовальный, Iн = 39,8 А.

Выбираем провод АПВ-380, способ прокладки три провода в трубе, сечением 10 мм2

Выбираем трубу по таблице диаметром 20 мм, Iд, д. = 47 А, Iд, д,>Iн,

47 > 39,8 А

АПВ-3 (1-10) Тш20.

Расчет ответвлений для остальных токоприемников цеха осуществляется аналогично. Результаты расчетов сведены в таблице 3.

Таблица 3 - Кабельный журнал

Наименование электроприёмника	Iн, А	Iд. д., А	Марка провода	Сечение жил, мм2	Способ прокладки
1. Плоско-шлифовальный	39,8	47	АПВ-380	3(1 Ч 10)+1Ч4	Тш25
2. Пресс гидравлический	18,3	19	АПВ-380	4(1 Ч 2,5)	Тш15
3. Печь сопротивления	80,1	95	АПВ-380	3(1 Ч 35)+1Ч16	Тш40
4. Копировально-фрейзерный станок	50,7	60	АПВ-380	3(1Ч 16)+1Ч6	Тш32
5. Токарный станок	43	47	АПВ-380	3(1 Ч 10)+1Ч4	Тш25
6. Продольно-строгальный станок	21,1	28	АПВ-380	3(1Ч4)+1Ч2.5	Тш15
7. Заточный станок	5,1	19	АПВ-380	4(1Ч 2,5)	Тш15
8. Радиально-сверлильный станок	23,4	28	АПВ-380	3 (1Ч 4)+1Ч2.5	Тш15
9. Сверлильная установка	8,4	19	АПВ-380	4 (1Ч 2,5)	Тш15
10. Кран-балка 5т. ПВ 40%	19	19	АПВ-380	4(1 Ч 2,5)	Тш15
11. Электропривод ворот	0,37	19	АПВ-380	4(1Ч 2,5)	Тш15
12. Электрокалорифер	48	60	АПВ-380	3(1 Ч 16)+1Ч16	Тш32
13. Фрезерный станок	48,7	60	АПВ-380	3(1Ч16)+1Ч16	Тш32
14. Приточно-вытяжная вентиляция	86	95	АПВ-380	3(1 Ч 35)+1Ч16	Тш40

- Расчет питающей сети

ШРА 1.

Таблица 4 - Технические данные электрооборудования

Наименование РУ и Электра потребителей	Pн кВт	n	Pн кВт	Ku	cos	tg
Вентиляторы	55	2	110	0,6	0,8	0,75
Сварочные агрегаты	14	3	42	0,2	0,6	1,33
Сверлильные станки	3,4	2	6,8	0,14	0,5	1,73
Кругло шлифовальные станки	5	3	15	0,17	0,65	1,17
Токарные станки	12	3	36	0,17	0,65	1,17
Краны мостовые	30	1	30	0,1	0,5	1,73
Всего по ШРА 1		14

Все электроприёмники разбивают на характерные группы электроприёмников с одинаковыми коэффициентами использования Ки

1. По каждой группе определяем номинальную суммарную мощность:

Pн1 = 3·5+3·12 +3·14 +2·3,4 +1·30= 129,8 кВт.

Pн2 = 2·55 = 110 кВт.

2. По таблице для каждой группы электроприёмников определяем Ки:

Ки1 = 0,156.

Ки2 = 0,6.

3. Определяем среднюю активную мощность по каждой группе электроприёмников:

Pсм = Ки · Pн, кВт

Pсм1 = 0,156 · 129,8 = 20,25 кВт

Pсм2 = 0,6 · 110 = 66 кВт

4. Определяем среднюю реактивную мощность по каждой группе электроприёмников:

Qсм = Pсм · tgц, кВар

где tgц - значение, соответствующее средне взвешенному cosц, характерному для электроприемников данного режима работы

tg ц1 = 1,426.

tgц2 = 0,75.

Qсм1 = 20,25·1,426 = 28,87 кВар.

Qсм2 = 66·0,75 = 49,5 кВар.

5. Определяем суммарную номинальную активную мощность для ШРА1:

У Pн = Pн1 + Pн2= 129,8 + 110 = 239,8 кВт

6. Определяем среднюю суммарную активную мощность для ШРА1:

У Pсм = Pсм1 + Pсм2 = 20,25 + 66= 86,25 кВт

7. Определяем суммарную среднюю реактивную мощность для ШРА1:

У Qсм = Qсм1 + Qсм2 = 28,87+ 49,5= 78,37 кВар

8. Исходя из вышеприведённых расчётов определяем средний коэффициент использования для ШРА1:

9. Определяем эффективное число электроприёмников:

10. По таблице определяем коэффициент максимума нагрузки при известных Ки и nэ:

Кm = f (nэ; Ки).

Кm1 = f (7; 0,156) = 2,48.

Кm2 = f (7; 0,6) = 1,33.

Кm = f (7; 0,3) = 1,8.

11. Определяем расчётную активную нагрузку по каждой группе электроприемников:

Pp = Pсм · Кm, кВт

PP1 = 20,25 · 2,48 = 50,22 кВт

РР2 = 66 · 1,33 = 87,78 кВт

12. Определяем суммарную расчётную активную мощность для ШРА1:

У Pр = Pp1 + Pp2 = 50,22 + 87,78 = 138 кВт

13. Определяем расчётную суммарную реактивную мощность по каждой группе электроприёмников при условии, если nэ> 10, то Кm = 1, если nэ< 10, то Кm = 1,1.

Qp = Qсм · Кm, кВар.

Qp1 = 28,87 · 1,1 = 31,757 кВар.

Qр2 = 49,5 · 1,1 = 54,5 кВар.

14. Определяем суммарную расчётную реактивную мощность для ШРА1:

У Qp = Qp1 + Qp2 = 31,757 + 54,5 = 86,257 кВар

15. Определяем полную мощность для ШРА1:

, кВА

кВА

16. Определяем длительный ток для ШРА1:

, A

А

17. По Iд. = 247,6 А выбираем кабель АВВГ для подключения ШРА1, способ прокладки по воздуху, сечением 3Ч95+1Ч50 мм2, Iд. д. = 275 А, Iд. д.>Iд., 275>247,6 А

18. Определяем кратковременную токовую нагрузку при условии двигателя с наибольшим пусковым током:

Iктн = Iп + У Iн, А

где Iп - пусковой ток наибольшего электроприёмника

У Iн - сумма номинальных токов остальных электроприёмников

Iктн = 522,89 + (45,6 + 15,2 + 23,4 + 25,4 + 9,5 + 45,6) = 544,7 А

19. По Iд. = 247,6 А и Iктн = 544,7 А выбираем автомат АВМ-10 Н, 1000 > 247,6 А, 600 > 544,7 А

- Расчет потери напряжения.

Потери напряжения в отходящих линиях от КТП до распределительного шинопровода определяются по формуле:

где:

Iд - длительный ток шинопроводов;

R - активное сопротивление кабеля;

x - индуктивное сопротивление кабеля;

cosц - средневзвешенный коэффициент мощности;

sinц - определяется через cosц;

1. По таблице определяем активное и индуктивное сопротивление кабеля:

АВВГ 1(3Ч240+1Ч120)

R0=0,137 Ом/км;

x0=0,07 Ом/км;

2. Определяем сопротивление кабеля длиной l=30 м

3. Определяем потери напряжения в шинопроводе ШРА1 по формуле 13:

Потери в остальных шинопроводах и кабелях определяются аналогично, и результаты расчетов сведены в таблицу.

Таблица 5 - Потери напряжения

Обозн.	Iд	Марка кабеля	l, м	Сопротивление	Расч. Сопротивлен.	Потери U , %
				R	x	R	x
ШРА1	321,64	АВВГ1(3Ч95+1Ч50)	30	0,137	0,07	0,004	0,0021	0,36
ШРА2	206,7	АВВГ-1(3Ч120+1Ч50)	17	0,376	0,07	0,006	0,0012	0,19
ШРА3	100	АВВГ-1 (3Ч50+1Ч16)	17	0,66	0,07	0,01	0,0012	0,19
ШРА4	253,55	АВВГ-1(3Ч150+1Ч70)	27	0,22	0,07	0,006	0,0019	0,35
ШРА5	191,82	АВВГ-1(3Ч120+1Ч50)	40	0,376	0,07	0,015	0,0028	0,58

Потери напряжения в силовых сетях согласно ПУЭ не должны превышать ±5%. Все выбранные кабели проходят по потере напряжения.

Характеристика монтажа силовой сети.

В дипломном проекте мною были применены следующие виды электропроводок:

- прокладка кабелей.

- прокладка проводов в трубах.

- распределительные шинопроводы.

Внутри помещения прокладывают только бронированные кабели, но иногда не бронированные, но с негорючей оболочкой. В помещениях с агрессивной средой применяют кабели стойкие к воздействию этой среды. Кабели внутри зданий прокладываются непосредственно по стенам, балкам, потолкам, фермам. Во всех случаях кабели должны быть доступны для осмотра и ремонта. При прокладке кабелей между рядом лежащими силовыми кабелями расстояние не менее 50 мм. Расстояние между контрольными кабелями не нормируется. При прокладке кабелей по кабельным конструкциям расстояние между кабелями, если их количество до 4-х - от 150 до 200 мм, а более 4-х - не менее 0,6 длины конструкции. Кабели крепятся скобами, хомутами и другими способами. Кабели на прямых горизонтальных тросах крепят к опорам конструкций через 800 - 1000 мм. При вертикальной прокладке кабеля через каждые 1000 - 2000 мм жёстким креплением. Радиусы изгибов кабелей такие же как и в прокладке в земле. По деревянным чердачным помещениям не бронированные кабели прокладываются в стальных трубах или коробах из несгораемого материала. Для защиты от коррозии кабеля кабельные конструкции и лотки окрашивают лаками или красками. Опускаемый сверху вниз кабель через каждые 3 - 5 м крепят к поддерживающему тросу специальными зажимами. В каналах кабель укладывают либо по дну, либо на опорных конструкциях, укреплённых на стенах. При не большой протяжённости каналов кабель раскатывают вручную (50 - 100 м).

ШРА, в свою очередь, запитывается о КТП и прокладывается по цеху в кабельном канале по стандартным кабельным стойкам.

Рисунок 1. Эскиз кабельного канала: 1 - кабельный канал, материал - железобетон; 2 - железобетонная плита; 3 - кабельная стандартная перфорированная стойка; 4 - кронштейн для укладки кабеля

Изолированные незащищенные провода внутри помещения прокладывают в трубах для защиты проводов применяют: стальные трубы, полиэтиленовые, винипластовые. Трубные прокладки бывают открытые и скрытые и изолированные незащищенные провода проложены открыто на высоте ниже двух метров от пола может подвергаются механическим повреждениям поэтому их на высоте ниже указанной отметки, а также на лестничных клетках в больницах, театрах заключают стальные трубы. Во взрывоопасных помещениях допускается применение легких стальных труб. Стальные трубы прокладывают непосредственно по строительному основанию или на опорных конструкциях различного исполнения. Крепление стальных труб диаметрами 10-20; 25-32; 40-80; 100 мм производится соответственно через 2,5; 3; 3,5-4; 6 м, а на изгибах - через 150-200 мм от угла поворота.

Расстояние труб отопления и горячего водоснабжения до трассы при параллельной прокладке должно быть не менее 100 мм, а при пересечениях - 50 мм.

При открытой прокладке одиночные стальные трубы крепят скобами с одной или двумя лапками. Для прокладки трубных трас используется опорные конструкции, к опорным конструкциям трубы крепятся накладками, хомутами и другими деталями заводского изготовления.

Использование электропроводки стальных трубах за последние годы резко сократилось. На смену стальным трубам пришли полиэтиленовые и винипластовые. Они обладают коррозионной и высокой химической устойчивостью, влагостойкостью, хорошим электроизолирующим свойствами, достаточной механической прочностью. При этом повышается надежность электропроводок в агрессивной среде, уменьшается вероятность замыкания на землю, недостаткам этих труб является их горючесть.

В дипломном проекте используется распределительные шинопроводы с алюминиевыми шинами типа ШРА. Они предназначены для распределения электроэнергии между электроприемниками. Они выпускаются на номинальные токи 100, 250, 400, 630 А. Распределительные шинопроводы комплектуется из секции, прямых и различных фигурных секции (угловые, тройниковые, водные и ответвительные коробки). Прямые секции имеют по четыре окна с каждой стороны для штепсельного подключения ответвительных коробок. Распределительные шинопроводы монтируют над полом на стенах и колоннах на специальных опорных конструкциях: стойках-кронштейнах, подвесах. Расстояние между соседними опорными конструкциями принимают не более 3 м. Секции после подъема на опорной конструкции закрепляют нажимными болтами. При этом нулевая шина должна распологатся сверху. Соединение шин секции производят болтовыми контактами. Короба смежных секции соединяют винтами и соединительными планками.

Выбор конструктивного выполнения и расчет защитного заземления силового электрооборудования.

Согласно ПУЭ сопротивление заземления электроустановок должно быть не более 4 Ом. Электроустановки в цехе должны быть заземлены от заземляющего устройства. Для заземления электроустановок в цехе используется в качестве основного заземления нулевая жила 4-х жильного кабеля, кожуха магистральных и распределительных шинопроводов, кожуха ЩО-70, а также металоконструкции: обрамляющие уголки, кабельные каналы, рельсы кранов, кранбалок, электротельферов и т.п.

Заземление электроустановки от ШРА:

Рисунок 2. 1. Распределительный шинопровод типа ШРА; 2. Металлорукав с электропроводкой; 3. Труба с электропроводкой; 4. Болт М6 для заземления трубы со ШРА; 5. Заземляющий проводник - медный провод d = 6 мм между трубой и кожухом ШРА и заземляющим болтом электроустановки; 6. Железобетонная колонна

Заземление электроустановок проверяется раз в год согласно ПТЭ лабораторией при ОГЭ (отдел Главного энергетика завода с оформлением протокола, который хранится у энергетика в течение года).

Рисунок 3. Заземление электроприемников: 1. труба с электропроводкой, 2.заземляющей медный провод согласно ПУЭ диаметром 6 мм, 3. Болт Мб, который приваривается к трубе, станку и служит для заземления, 4. Распределительный шинопровод, 5. Металлорукава с электропроводкой, 6. Железобетонная колонна

Заземление эл. установок проверяется раз в год согласно ПУЭ лабораторией при ОГЕ с оформлением протокола.

А = 54 м.

В = 48 м.

Uлеп= 10 кВ.

Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП - 14 км.

Uн = 0,4кВ = 50 Ом · м.

Климатический район.

Вертикальный электрод - это уголок 75 * 75 и Lв = 3 м.

Вид заземляющего устройства контурное.

Горизонтальный электрод - это полоса 40 *4 мм.

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электропровода.

Rв = 0,3 · · Ксез= 0,3 · 50 · 1,3 = 19,5 Ом

Ксез= 1,3

Определяем предельное сопротивление совмещения ЗУ.

ЗУ = Rзу1 125/Iз

А

Rзу= 125 / 14 = 8,93 Ом

Rзу1 = 4 Ом

Определит количество вертикальных электродов.

Без учета экспонирования Nвр.

Nвр= Rв/Rзу= 19,5/4 = 4,87 5.

С учетом экранирования.

Nвр= Rв/ в = 5/0,73 = 6,84 7

Размещаем заземляющие устройство на плане, уточняем расстояние и наносим на план, так как контурное заземляющие устройство закладывается больше одного метра, с каждый стороны по периметру здания, то длина по периметру равна.

Lп =(А+2)·2+(В+2)·2=(54+2)·2+(48+2)·2=322 м.

Расстояние между электродами уточняется по форме объекта. По углам устанавливается по одному вертикальному электроду и устанавливается между ними для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nвр= 8

ав= В\/nв-1 = 48/2 = 24 м.

аа= А\/nа-1 = 54/2 = 27 м.

Для уточнения принимаем средние значения отношения.

1.2 Электрическое освещение цеха

Таблица основных показателей к проекту

Таблица 6

Наименование участка	Контрастность с фоном	Фон	Размеры объекта различения	Наименование освещения
				Комбини-рованное	общее
Цех	малый	средний	Более 0,3 до 1 мм	500	50

Светотехнические показатели.

Длина цеха, м А=54.

Ширина цеха, м В=48.

Высота подвеса светильников для производственной.

площадки, h=8.

Высота подвеса светильников для вспомогательной

площади, h=3.

Нормируемая освещенность рабочего освещения для:

производственной площади Е=25 лк.

вспомогательной площади Е=50 лк.

освещение помещения подстанции Е=20 лк.

Нормируемая освещенность для аварийного освещения цеха Е=5 лк.

Коэффициент отражения:

стен цеха Рс=70%.

потолка Рс=50%.

рабочей поверхности Рр=10%.

Выбор видов, систем освещения, источников света, светильной арматуры.

Для электрического освещения цехов применяют следующие виды освещения:

- общее;

- местное;

- комбинированное.

Общее освещение цехов предпочтительнее для освещения больших размеров площадей, при этом размещение светильников осуществляется по пролетам цеха рядами или сосредоточенными группами. Освещение должно быть равномерное.

Местное освещение выполняется светильниками местного освещения при работах на рабочих поверхностях в производственных помещениях.

Комбинированное освещение состоит из общего освещения и частично из местного.

На промышленных предприятиях для осветительных установок применяется трех фазная четырех проводная система с глухозаземленной нейтралью напряжением 380 / 220 В.

Для местного освещения применяют напряжение 42 В по ЕСКД, а по старому ГОСТу - 36 В через понижающий трансформатор, для ламп накаливания 220 / 42 / 36 В; для ДРЛ 220 / 110 В.

При числе работающих более 50 человек, в цехе кроме местного и общего освещения должно быть предусмотрено аварийное и эвакуационное освещение. Обычно питание рабочего и аварийного освещения совмещено с питанием силовой нагрузки. Питание эвакуационного освещения осуществляется от аккумуляторных батарей.

По надежности электроснабжение осветительной установки делятся на три категории:

1 категория - осветительные установки, перерыв в электроснабжении которых не должен быть или допускаться лишь на время автоматического включения резерва;

2 категория - осветительные установки, перерыв в электроснабжении для которых допускается лишь на время необходимого для ручного управления включения резерва дежурным персоналом;

3 категория - осветительные установки, перерыв питания которых допускается до одних суток.

На основании вышеуказанного применяем электроснабжение осветительных установок цеха по 1 категории от двух трансформаторных комплектных подстанций.

Питание рабочего и аварийного освещения осуществляется от силового трансформатора. Резервирование питания между рабочим и аварийным освещением осуществляется через автоматический ввод резерва (АВР).

Выбор освещенности производственных и бытовых помещений производится по СНиП-59.

Принимаем:

- для общего освещения - 50 Лк;

- для аварийного освещения - 0,5 Лк.

Выбор светильников производится на основе учета следующих требований:

- экономических,

- светотехнических,

- окружающей среды,

- электробезопасности.

Светотехнический расчет рабочего и аварийного освещения.

Рисунок 4. Расчетная схема подвеса светильников

Для цеха длиной 54 м, шириной 42 м, общей площадью 2592 м2, потолок побеленный, стены зеленого цвета с окнами, с высотой подвешивания светильников 8 м , с нормируемой освещенностью 50Лк необходимо произвести расчет освещения по методу коэффициента использования.

Исходные данные:

А=54 м - длина цеха;

В=48 м - ширина цеха;

S=2592 м2 - площадь цеха;

h=8 м - высота подвеса светильника;

Рп=70 % - коэффициент отражения потолка;

Рс=50 % - коэффициент отражения сети;

Рр=10 % - коэффициент отражения рабочей поверхности;

t=50 Лк - нормируемая освещенность.

1. Определим индекс помещения по формуле:

,

где: А - длина цеха, м;

В - ширина цеха, м;

h - высота подвеса светильников, м;

.

Определим коэффициент использования з=0,69 при заданных коэффициентах отражения.

Рп=70 %, Рс=50 %, Рр=10 %, высота помещения 9 м, индекс помещения i=3,2.

2. По планировке цеха предварительно размещаем равномерно светильники, определяем их количество N=51.

3. Определяем световой поток ламп.

, Лм,

где: Е=50 Лк - нормативная освещенность общего освещения цеха;

к=1,5 - коэффициент запаса;

S=2592 м2 - площадь цеха;

z=1,15 отношение средней освещенности к минимальной;

N=52 - количество светильников общего освещения цеха.

Лм

Выбираем светильник УПД ДРЛ с лампой ДРЛ-250.Обязательным условием выбранной лампы является отношение Фл>Фр, 11000>6352,9 лм, значит лампа выбрана правильно.

Расчет мощности светильников для аварийного освещения производится по методу коэффициента использования.

На основании данных таблицы определяем удельную мощность светильников w =0,9 Вт/м.

Согласно планировке цеха определяем количество светильников

N=8 шт.

Определяем световой поток лампы по формуле:

, Лм

, Лм

Выбираем светильник ППД-100 с лампой накаливания

Рн=60 Вт. Обязательным условием является отношение

Фл>Фр, 650>405,Лм, значит лампа выбрана правильно. Согласно ПУЭ светильники должны быть окрашены в другой цвет, например в красный.

б) Расчет рабочего освещения для вспомогательной площади.

Расчет по методу коэффициента использования.

Таблица 7 - Светотехнические данные

Помещение	S, м2	n, м	К	N, ламшт	Е, лк	W, вт/мІ
Склад готовых изделий	20,2	3	1,3	4	50	18,7
Технолог	20,2	3	1,3	4	50	18,7
Энергетик	20,2	3	1,3	4	50	18,7
Мастерская электриков	20,2	3	1,3	4	50	18,7
Слесарная мастерская	20,2	3	1,3	4	50	18,7
Лакировальное помещение	27,9	3	1,3	4	50	18,7
КТП	67,8	3	1,3	3	20	12,4

Для примера приведем расчет рабочего освещения комнаты технолога.

Определяем мощность лампы по формуле

Рл = 1,3+18,7+20,2 / 4 =122,8 Вт.

Выбираем светильник ППД-150 с лампой накаливания Рн=150 Вт. Проверяем выбранное оборудование:

Рн>Pл.

150>122,8 Вт.

Расчет рабочего освещения для остальных помещений производится аналогично и сведен в таблицу.

Таблица 8 - Расчет рабочего освещения

Помещение	Рл, Вт	Рнст, Вт	Тип светильника	Тип лампы	Кол-во
Склад готовых изделий	122,8	150	ППД-150	ЛН	4
Технолог	122,8	150	ППД-150	ЛН	4
Энергетик	122,8	150	ППД-150	ЛН	4
Мастерская электриков	122,8	150	ППД-150	ЛН	4
Слесарная мастерская	122,8	150	ППД-150	ЛН	4
Лакировальное помещение	169,6	250	ППД-250	ЛН	4
КТП	298,5	300	ППД-300	ЛН	3

Конструктивное выполнение осветительной сети (марки проводов, способы прокладки, типы щитков).

Способы выполнения осветительной сети:

- тросовая проводка;

- трубная проводка;

- скрытая проводка;

- осветительными шинопроводами типа ШОС-25, ШОС-80;

- по изоляторам;

- в лотках.

Наиболее простая и экономичная проводка магистральных линий - тросовая. Заготовка всех элементов может осуществляться централизовано с помощью механизированных технологий линий монтажно-заготовительских мастерских. Монтаж таких проводов требует малых грузозатрат и они могут применяться там, где это допустимо условиями технологической среды и высотой помещения.

Тросовая проводка выполнена стальным тросом диаметром 6 мм или тросовая проводка типа АРТ или АРТ-1, у которых в общей оболочке с токоведущими жилами заключен в стальной трос в кабеле типа АВРГ, АВВГ, АНРГ подвешиваемые с помощью зажимов к несущему стальному тросу.

В качестве несущего троса применяют стальной оцинкованный канат диаметром 4,6-4,8 мм.

Крепление деталей к тросу должны производиться через каждые 0,6 м, соединение ответвленных на трос или установленных стационарно на нижнем поясе фермы.

Осветительная арматура устанавливается на нижнем поясе фермы или может подвешиваться к тросу.

Крепление несущего троса к конструкции здания выполнено с помощью анкеров, крюков, натяжных станций.

Натяжные троса производятся с уменьшением не превышающим 0,7F разрывного троса. Стрела провеса между промежуточными креплениями должна быть в пределах 100-150 мм, а для пролета 12 м в пределах 200-250 мм.

Все металлические части тросовой проводки в системе, несущей трос должен быть заземлен отдельной жилой кабеля или провода.



Рисунок 5. Эскиз тросовой проводки. 1 - светильник; 2 - хомут - стальная полоса Ст3 20·3 см; 3 - подвеска, поставляемая со светильником; 4 - крепление подвески к хомуту, шайба, гайка М6-М8; 5 - крепление хомута к нижнему поясу фермы; 6 - нижний пояс железобетонной фермы; 7 - трос стальной диаметром 4,6-8,5 мм; 8 - натяжная; 9 - оцинкованная полоса шириной 20-25 мм, толщиной 2,5 мм; 10 - клеммный набор КН-2504

Прокладку проводов по бытовым помещениям обычно выполняют скрытой проводкой проводами АПВ - 2Ч2,5, ППВ - 2Ч1,5, ППВ - 1Ч1,5 или в трубах. Электрический расчет осветительной сети.

Электрический расчет осветительной сети сводится к расчету питающих кабелей, защиты от токов короткого замыкания, выбору аппаратуры. Для примера приведем электрический расчет магистральных линий рабочего освещения.

В магистральной линии восемь ламп ДРЛ 250 Вт, включенных в трехфазную сеть напряжением 380/220 В.

Определяем номинальный ток линии по формуле:

Iн = 8·250 / 1,73·380·1 = 3,04 А.

Определяем ток уставки максимального токового расщипителя автоматического выключателя по формуле:

Iумтр = 1,25· Iн,

Iумтр = 1,25· 3,04 = 3,8 А.

Выбираем автомат типа А3163, Iна = 50А, Iмтр = 15А

Обязательным условием является : Iмтр>Iумтр; Iна >Iн

15 А > 3,8 А; 50 А > 3,04 А значит автомат выбран правильно.

Выбор питающего кабеля производится по Iн и Iду

Обязательным условием является Iду>Iн.

Выбираем кабель типа АВВГ, сечением 2,5 ммІ Iду = 19А, проложенный по тросу диаметром 6 мм. 19А > 3,04 А значит кабель выбран правильно.

АВВГ-1(3-2,5)мм2, по тросу Ш6.

Расчет автоматов и питающих кабелей для остальных магистральных линий рабочего и аварийного освещения аналогичен и сведен в таблицу.

Таблица 9 - Электрический расчет осветительной сети

№ линии	Iн линии, А	Тип автомата	I автомата	Тип кабеля	Кол-во и сечение жил (мм2)	Способ прокладки кабеля
			Iн, А	Iмтр, А
1	3,04	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
2	2,7	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
3	2,7	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
4	2,7	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
5	2,7	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
6	3,04	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
7	2,7	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
8	3	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6
9	3	А3163	50	15	АВВГ	1(32,5)	По тросу Ш6

Выбираем общий автомат для защиты магистральных линий по формуле:

Iнл = УIн,

Iнл = 3,04+3,04+2,7+2,7+2,7+2,7+3,04= 19,92А.

Выбираем автомат типа А3163, Iн = 50А, Iмтр = 20А.

Условием правильности выбора автомата является Iн>Iма; Iмтр>Iумтр;

50А > 19,92А; 20А > 19,92А, значит автомат выбран правильно.

Выбираем общий автомат для защиты магистральных линий аварийного освещения 8, 9 по формуле.

Iн = 3+3 = 6А.

Выбираем автомат типа А3161, Iн = 50А, Iмтр = 15А.

Условием правильности выбора автомата является:

Iн>Iна; Iмтр>Iумтр;

50А > 6А; 15А > 7,5А,

значит автомат выбран правильно.

Выбираем магистральные и групповые щитки. Магистральные щитки рабочего МЩ1 и аварийного МЩ2 освещения типа ПР 9222. Групповые щитки рабочего ГЩ-РО и аварийного ГЩ-АО освещения типа ОПМ-3.

1.3 Электрооборудование цеховой подстанции

Определение нагрузки и подсчет коеффициента мощности подстанции.

Полная расчетная мощность цеха определяется по формуле:

Рр = Рр.шра1+Рр.шра2+Рр.шра3+Рр.шра4+Рр.шра5+Рр.осв

Рр = 145,9 + 76,11 + 51,2+105,01+74,4+16,28= 468,9 кВт;

Qp = Qp.шра1 + Qp.шра2 +Qp.шра3+Qр.шра4+Qр.шра4+Qр.осв;

Qp = 159,01 + 80 + 41,03+63,43+62,31+7,2 = 413кВАр;

Sр = Sр.шра1 + Sр.шра2 + Sр.шра3+Sр.шра4+Sр.шра5+Sр.осв

Sр=215,82 + 110,04 + 65,6+122,68+97+17,78= 628,92кВА;

1. Определяем полную расчётную мощность трансформатора:

Sр' = У Sp + 0,05 · УSp, кВА,

где: 0,05 - прочие бытовые приборы;

Sр' = 628,92 + 0,05 · 628,92 = 660,37 кВА.

Беря в расчёт , что цех относится к 2 категории электроснабжения, выбираем двухтрансформаторную комплектную подстанцию типа

КТП - 2 x 630 - 10/0,4 кВ

Коэффициент мощности по цеху равен:

Определяем коэффициент загрузки трансформатора по формуле:

,

где:S`р - полная расчётная мощность по цеху;

n - количество трансформаторов;

Sтр - мощность трансформатора.

Для подключения КТП выбираем высоковольтный кабель по номинальному току трансформатора:

По таблице выбираем высоковольтный кабель на 10 кВ, способ прокладки в земле сечением 16 мм2.

Iдд = 46 А;

Iдд › Iн;

46 › 33;

АСБ - 10000 - 1(3 x 16) в земле.

Выбор типа подстанции, числа и мощности трансформаторов, схемы соединений.

Таблица 10 - Технические данные трансформатора ТМ400 - 10/0,4

Марка	SнкВА	Uн1 кВ	Uн2кВ	Uк.з. %	Мощность потерь	Iх.х. %	Габариты мм	Масса т
					Х.Х.	К.З.
ТМ - 630/10	630	10	0,4	5,5	1,56	7,6	2	1750Ч1275Ч2150	3

Согласно правилам ПУЭ и ПТЭ строительная часть трансформаторной подстанции предусматривает транспортировку наружу по рельсам через наружные ворота расположенные на территории помещения КТП. В случае пожара масла внутри трансформатора вследствие межвитковых коротких замыканий обмоток, под каждым трансформатором предусмотрен маслоприёмник, рассчитанного на приём масла из трансформатора, для чего в нижней части трансформатора установлен сливной кран.

Эскиз приёмника.



Рисунок 6. 1. Железобетонный приямок для приёма масла; 2. Металическая решётка с ячейкой; 3. Стальной уголок СТ 3 50 x 50 x 5; 4. Гравий

В камерах применена искусственная вентиляция, которая выполняется с помощью приямков, в которой установлены металлические решётки с сеткой ячеек 20 x 20, желательно устанавливать на уровне пола. Высота ворот 4 м. Силовые трансформаторы устанавливаются на рельсах для транспортировки, при монтаже закрепляются специальными захватами. Трансформаторы по ПУЭ и ПТЭ устанавливаются на высоковольтные изоляторы внутрь камеры, а низковольтные к дверному проёму.

Выбор типа подстанции, вводного устройсва высокого напряжения и распределительного устройства низкого напряжения.

Описание внутрицеховой подстанции.

Силовые трансформаторы устанавливаются в отдельном помещении. Встроенные подстанции имеют выход масляных трансформаторов наружу здания. Под каждым трансформатором массой масла более 60 кг должен быть устроен маслоприёмник в виде приямка, рассчитанного на полный объём масла. В камерах трансформаторов при необходимости должна быть искусственная вентиляция.

Полы подстанции должны находиться на уровне пола цеха. Двери камер трансформаторов должны иметь пределы огнестойкости не менее 0,6ч, быть двухстворчатыми, открываться наружу здания и закрываться на замок. Трансформаторы в камерах устанавливаются на рельсах, по которым они закатываются и выкатываются при монтаже, а затем фиксируются специальными устройствами. По технике безопасности трансформаторы в камерах устанавливаются с высоковольтными изоляторами внутри камер, а с низковольтными - к дверным проёмам. Расстояние трансформаторов от боковых стен камеры и внутренней стены - 1 м, до дверного проёма - 1,5 м, высота камер 4 м. Объём воздуха в камерах при выделении трансформаторного тепла обеспечивается естественной вентиляцией, которая состоит из верхнего и нижнего проёма в камерах. Проёмы обычно закрываются стальными решётками.

В состав КТП входит следующее оборудование:

- КСО1, КСО2 - камера секционная одностороннего обслуживания, 2 шт;

- ШВВ1, ШВВ2 - шкаф вводной высоковольтный, 2 шт;

- Т1, Т2 - силовой 3-х фазный масляный трансформатор типа ТМ-400-10/0,4;

- ШВН1, ШВН2 - шкаф вводной низковольтный, 2 шт;

- ШНЛ1, ШНЛ2 - шкаф низковольтный линейный, 2 шт;

- ШНС - шкаф низковольтный секционный, 1 шт;

- УК1, УК2 - конденсаторная установка, 2 шт.

Расчет токов короткого замыкания, определение сечения кабелей высокого напряжения.



Рисунок 7. Расчётная схема, схема замещения

xl1 = 16 мОм;

rl1 = 40 мОм;

xт1 = 8,44 мОм;

rт1 = 2,4 мОм;

rп1 = 0,12 мОм;

rа1 = 0,11 мОм;

xа1 = 0,042 мОм;

xl2 = 0,56 мОм;

rl2 = 0,84 мОм;

rп2 = 0,6 мОм;

rа2 = 0,36 мОм;

xа2 =0,28 мОм;

rl3 = 14,7 мОм;

xl3 = 2,5 мОм;

rl4 = 4,9 мОм

xl4 = 3,5 мОм;

rп3 = 1 мОм;

rа3 = 2,35 мОм;

xа3 = 1,3 мОм;

rl5 = 24,36 мОм;

xl5 = 15 мОм.

Определяем ток короткого замыкания в точке К1

1. Определяем сопротивление высоковольтного кабеля:

мОм;

мОм

2. Определяем приведённое активное сопротивление обмоток трансформатора:

мОм;

где ДРн - потери х.х. трансформатора, кВт

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА;

3. Определяем фактическое сопротивление обмоток трансформатора:

мОм;

4. Определяем приведённое индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:

мОм;

где Uк. з. - напряжение короткого замыкания на трансформаторе

5. Определяем фактическое индуктивно...