,А

(с учётом k=0,92 и уменьшением на 10%)

1

76,32

АВВГ(4Ч50)

110

91,08

2

27,87

АВВГ(4Ч10)

42

34,77

3

24,03

АВВГ(4Ч6)

32

26,5

4

42,23

АВВГ(4Ч16)

60

49,68

освещение

29,44

АВВГ(4Ч10)

42

4,78

сварочные трансформаторы

66,41

АНРГ 316.

70

Ввод (в земле)

211,5

АВВГ(4Ч95)



4. Светотехнический расчет цеха

На промышленных предприятиях около 10 % потребляемой электроэнергии затрачивается на электрическое освещение. Правильное выполнение осветительных установок способствует рациональному использованию электроэнергии, улучшению качества выпускаемой продукции, повышению производительности труда, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижению утомляемости рабочих.

Проектирование осветительных установок заключается в разработке светотехнического и электрического разделов проекта.

В светотехническом разделе решаются следующие задачи: выбирают типы источников света и светильников, намечают наиболее целесообразные высоты установки светильников и их размещение, определяют качественные характеристики осветительных установок.

Существуют два способа размещения светильников общего освещения: равномерное и локализованное. При локализованном способе вопрос о выборе места расположения светильника должен решаться индивидуально в каждом конкретном случае в зависимости от характера производственного процесса.

При общем равномерном освещении, а по возможности также и при локализованном освещении, светильники с лампами накаливания, лампами ДРЛ, ДРИ и натриевыми лампами рекомендуется располагать по вершинам квадратных, прямоугольных (с отношением большей стороны прямоугольника к меньшей не более 1,5) или ромбических (с острым углом ромба близким к 60) полей.

По таблице П1.1 [1] определим нормируемую освещённость помещения, а по таблице 2.1 [1] - коэффициент запаса:



Таблица 4.1 - Нормируемая освещенность и коэффициент запаса

Наименование помещения	Енор, лк	kз
РМЦ	400	1,4

Произведем светотехнический расчет ремонтно-механического цеха:

Для размещения светильников должны быть известны следующие размеры:

H=10,8 м ? высота помещения, м;

hР=0,8 м ? высота расчетной поверхности над полом, м;

hС=1,0 м - расстояние от точки крепления до светильника, м;

HР ? высота установки светильников над освещаемой поверхностью, м:

м.

Распределение освещенности по освещаемой поверхности определяется формой кривой силы света (угол распределения светового потока), далее КСС и отношением расстояния между соседними светильниками или рядами к высоте их установки L/HР. Для каждой КСС существует наиболее выгодное значение L/HР, обеспечивающее наибольшую равномерность распределения освещенности максимальную энергетическую эффективность (табл. 4.2):

Таблица 4.2 - Рекомендуемые значения отношений L/НР

L/ Hp	Тип КСС
	К (концентрированная)	Г (глубокая)	Д (конусная)	М (равномерная)	Л (полуширокая)
	0,4 0,7	0,8 1,1	1,4 1,6	1,8 2,6	1,6 1,8

Так как строительная высота цеха 10,8 м принимаем светильники РСП05-400 с лампами типа ДРЛ, со степенью защиты IP20 и КСС типа Г.

L ? расстояние между соседними светильниками или рядами светильников, м:

L = (0,8ч1,1)·HР = 7,2ч9,9 = 7,2 м

b = (0,3ч0,5)·L = 0,5·7.2 3,5 м.

b ? расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены, м.(принимаем 0,5·L при наличии у стены прохода

A=70 м ? длина помещения, м;

B=17 м ? ширина помещения, м.

Число рядов светильников:

Принимаем R=3.

Число светильников в ряду:

.

Принимаем NR=10.

Пересчитываем реальные расстояния:

- между рядами светильников:

;

- между центрами светильников в ряду:



.

Для прямоугольных помещений проверяется условие:

,

Если LA/LB < 1, необходимо уменьшить число светильников в ряду на один или увеличить число рядов на один. Если LA/LB > 1,5, то необходимо увеличить число светильников в ряду на один или уменьшить число рядов на один.

Общее число светильников:

NСВ = R·NR = 3·10 = 30.

Рассчитаем освещение методом коэффициента использования светового потока.

Расчетное значение светового потока одной лампы в каждом светильнике определяется по формуле:

где EН=300 лк ? нормируемое значение освещенности, лк;

КЗ=1,4 ? коэффициент запаса (по табл 2,1 [1]);

F =7017=1130 м2 ? освещаемая площадь, м2;

з ? коэффициент использования светового потока осветительной установки, о.е.;

Z=1,15 ? отношение средней освещенности к минимальной.

Под коэффициентом использования светового потока понимают отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к световому потоку источника света. Его значение принимается в зависимости от коэффициентов отражения поверхностей помещения (потолка, стен, пола):

- (плоскость со светлой поверхностью: побеленный или чистый бетонный потолок);

- (плоскость с серой поверхностью: бетонные стены с окнами);

- (плоскость с темной поверхностью).

и от индекса помещения:

.

С учетом принятых ранее коэффициентов отражения и стандартной КСС (Г-1) методом интерполяции определяем коэффициент использования осветительной установки:

.

Расчетное значение светового потока:



По найденному значению Флр выбирается ближайшая стандартная лампа. Для освещения цеха будем использовать лампы типа ДРЛ (дуговые ртутные с излучающими добавками). Тип светильника РСП17-400 (применяется для общего освещения промышленных и сельскохозяйственных помещений). Корпусные детали из алюминиевого сплава, отражатель из стального или алюминиевого листа, защитное стекло - термостойкое. Крепятся на трос или на крюк, а также на вертикальный или горизонтальный монтажный профиль.

Тип лампы ДРЛ400, мощность 400 Вт, световой поток 24000 лм, значение которого отличается от ФЛР на величину:

,

Отклонение светового потока находится в допустимых пределах:

.

Расчетная мощность осветительной нагрузки:

Где ? коэффициент спроса осветительной нагрузки ( = 0,95 для производственных зданий , состоящих из отдельных крупных пролётов);

? коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре i-ой газоразрядной лампы (=1,1 для ламп типа ДРЛ, ДРИ);

? номинальная мощность i-ой лампы;

n - количество ламп, питающихся по линии (установленных в здании или помещении).

;

Определим расчётный ток:

По расчетному току осветительной нагрузки и количеству линий выбираем осветительный групповой щиток ЩО70-01 с линейной панелью 100x2 + 250x2 и рубильником с предохранителем ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки 40 А.



5. Расчет токов короткого замыкания

Расчётная схема для определения токов КЗ приведена на Рис. 5.1.

Рис. 5.1 - Расчетная схема для определения токов КЗ

Выбираем автоматический выключатель QF1, по расчетному току трансформатора:

QF1: ВА55-43, Iна=2500А, Iнр=2000А.

QF2 выбираем по расчетному току цеха, который равен 185,73 А:

ВА 53-37 Iна=250А, Iнр=200А.

Ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора, кА (из задания по курсовому проекту): .

Короткое замыкание в точке К2:

Сопротивление системы в мОм до понижающего трансформатора определяется по формуле:

где - среднее номинальное напряжение сети высшего напряжения, кВ;

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ на выводах высшего напряжения трансформатора, кА.

Сопротивление хс приводится к ступени низшего напряжения по выражению:

Активное сопротивление трансформатора в мОм вычисляем по формуле:

где - потери КЗ в трансформаторе, кВт

- номинальная мощность трансформатора, кВ•А

Индуктивное сопротивление трансформатора:

Активное и индуктивное сопротивление катушки автомата QF1(по табл.П6.4, 1): rA1=0,1175мОм; хA1=0,0475мОм;

При КЗ в точке К1 совокупное сопротивление переходных контактов:

rk1=15мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ, по (5.5),(5.6):

Ток трехфазного КЗ в точке К2 цепи вычисляется по выражению:

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

Вычислим ток однофазного КЗ в точке К2.

Активное сопротивление нулевой последовательности равно активному сопротивлению прямой последовательности цепи до точки К2:

;

.

Ток однофазного КЗ в точке К2 с учетом переходного сопротивления:



Выбранные аппараты защиты в сетях напряжением до 1 кВ проверяются по условию их успешного срабатывания при токах КЗ. Наибольший ток КЗ 12,796 кА. Автоматический выключатель QF1: ВА55-43 с Iнр=2500А имеет предельный отключаемый ток, равный 36 кА, который превышает данный ток КЗ.

Короткое замыкание в точке К3:

Сопротивлением шин РУ 0,4 кВ пренебрегаем, т.к его длина в цепи КЗ менее 10 м.

Активное и индуктивное сопротивление катушки автомата QF2: ВА 53-37 Iна=250А (по табл. П6.4): rA2=0,65мОм; хA2=0,145мОм;

Активное и индуктивное сопротивление кабеля АВВГ 5(1Ч70):

Активное и индуктивное сопротивление трансформатора тока:

При КЗ в точке К3 совокупное сопротивление переходных контактов:

rk3=20мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ:



Ток трехфазного КЗ в точке К3, по (5.7):

Ударный ток КЗ:

Вычисляем ток однофазного КЗ в точке К3.

Для трехжильных кабелей как правило принимают R0к=10 R1к и Х0к4 Х1к.

Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности КЛ определим, как:

Следовательно, суммарное сопротивление нулевой последовательности:

Ток однофазного КЗ в точке К3:



Короткое замыкание в точке К4:

Активное и индуктивное сопротивление кабеля АВВГ 5(1х4):

При КЗ в точке К4 совокупное сопротивление переходных контактов:

rk4=25мОм.

Суммарное сопротивление цепи КЗ:

Ток трехфазного КЗ в точке К4:



Ударный ток КЗ, по (5.8):

Вычисляем ток однофазного КЗ в точке К4.

Для трехжильных кабелей как правило принимают R0к=10 R1к и Х0к4 Х1к.

Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности КЛ определим как:

Следовательно, суммарное сопротивление нулевой последовательности:

Ток однофазного КЗ в точке К3:

Результаты расчётов токов КЗ в различных точках сведём в Табл.5.1.



Таблица 5.1 - Результаты расчётов токов КЗ

Точка	Трёхфазное КЗ, кА	Однофазное КЗ, кА
2	12,55	12,796
3	4,1265	1,598
4	0,568	0,15

Выполним проверку сечений проводов. Найдем результирующий тепловой импульс от тока КЗ:

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии; - время отключения КЗ по время-токовой характеристике, примем =0,02с;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, для распределительных сетей 6…10 кВ при отсутствии конкретных данных приближенно принимаем с.

Где - тепловой импульс, который зависит от тока КЗ; - время действия КЗ (принимается по времятоковой характеристике).

Произведём расчёт сечений проводов по термической стойкости, используя формулу:



где - расчетный коэффициент, который зависит от материала жил проводника, его изоляции.

Из расчета видно, что минимально допустимое сечение проводника по условию термической стойкости для АВВГ5х4 превышает ранее выбранное нами значение, значит повысим сечение до АВВГ5х10.

Выбранные аппараты защиты в сетях напряжением до 1 кВ проверяются по условию их успешного срабатывания при однофазном КЗ. Для этого должен превышать не менее, чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя, нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику. При использовании автоматических выключателей, имеющих только электромагнитный расцепитель, кратность относительно уставки следует принимать не ниже 1,25 для выключателей с номинальным током Iн ? 100 А и не менее 1,4 для выключателей с Iн ? 100 А.

Проверка аппаратов защиты токами к.з:

Для ВА55-43, (с Iнр=2000А):

? 1,25· Iнр 12,796·103 ? 1,25·2000 =2500А.

Для ВА 53-37 (с Iнр=200А):



? 1,25· Iнр 12,796·103 ? 1,25·200 =250А.

Для предохранителя ПН2-250/125:

? 3· Iв 4,1265·103 ? 3·125 =375А.

Для предохранителя ПН2-250/80:

? 3· Iв ·0,568·103 ? 3·80 =240А.

Выбранные аппараты защиты соответствуют указанным условиям.



6. Определение уровня напряжения на зажимах электроприемников

Электрические сети до 1 кВ, рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения за исключением силовых сетей, питающихся от пристроенных, встроенных и внутрицеховых комплектных ТП. В нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального на зажимах электродвигателей в пределах от -5 до +10%, осветительных приборов - от -5 до +5%, печей сопротивления и дуговых печей - от -5 до +5%.

Для определения напряжения на зажимах электроприемников необходимо найти потери напряжения в питающем трансформаторе, линиях и шинопроводах.

Потеря напряжения в трансформаторе в процентах определяется по выражению:

где: Т - коэффициент загрузки трансформатора, Т=0,8 (по заданию);

- коэффициент мощности трансформатора, (по заданию);

Uа и UР - активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Исходные данные трансформатора представлены в таблице 2.3.



Таблица 2.3 - Данные трансформатора

Тип	Sном, кВ•А	Напряжение обмотки, кВ	Потери, кВт	Uк, %	Iх, %
		ВН	НН
ТМ-1250/10	1250	10	0,4	1,74	14,8	6	1,2

Значения Uа и UР в процентах определяются по формулам:

;

.

Тогда потери в трансформаторе:

Потери напряжения в линиях электропередачи в процентах определяются по формуле:

,

где: IР - расчетный ток линии, А;

l - длина линии, км;

r0 и x0 - удельные активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км;

cos - коэффициент мощности нагрузки линии.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «ТП-РУ»:

Для кабеля АВВГ-5 (170) имеем: r0 =0,447 Ом/км и x0 =0,082 Ом/км, длина l = 75 м (по заданию).

Найдем значения cos и sin:

.

Далее в качестве примера расчета определим потери напряжения у наиболее удаленного электрически потребителя группы А3.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «РУ-А3»:

Для кабеля АВВГ-5 (116) имеем: r0 =1,95 Ом/км и x0 = 0,095 Ом/км,
длина l = 45,5 м (определяем по плану цеха).

Найдем значения cos и sin:

.

При определении потерь напряжения в распределительном шинопроводе равномерно распределённую нагрузку заменяем сосредоточенной нагрузкой той же величины, приложенной к середине расчётного участка.

В этом случае потери напряжения в распределительном шинопроводе А3 определяются:



где: IРШ - расчетный ток шинопровода, А3;

LШ - длина шинопровода, м. По плану LШ = 42 м;

r0ш и x0ш - удельные активное и реактивное сопротивления шинопровода, Ом/км; По [1] принимаем r0 Ш = x0 Ш =0,21 Ом/км.

.

Потерями напряжения в ответвлениях к отдельным электроприемникам можно пренебречь. Тогда напряжение на зажимах электроприемника в процентах определяется как

где: UХХ - напряжение холостого хода трансформатора, %. UХХ=105%;

Ui - потеря напряжения на i-ом элементе сети;

n - число элементов на пути от ТП до точки, в которой определяется UЭ.

.

Вывод: уровень напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника, равный 98,994%, находится в допустимых пределах 95110%.

Аналогичный выбор произведём для остальных групп данного цеха

Результаты сводим в таблицу 3.4

Таблица 3.4 - Уровень напряжения на зажимах групп

Группа № (на плане)	Напряжение на шинах, %
1 (А1)	98,627
2 (А2)	97,909
3 (А3)	98,994
4 (А4)	99,483
5 (А5)	98,617
6(А6)	96,707
7(А7)	91,027

Определим потери напряжения у наиболее удаленного географически потребителя группы А5.

Определим потери напряжения в кабельной линии на участке «РУ-А5»:

Для кабеля АВВГ-5 (14) имеем: r0 =7,81 Ом/км и x0 = 0,107 Ом/км, длина l = 46,8 м (определяем по плану цеха).

Найдем значения cos и sin:



.

Потерями напряжения в ответвлениях к отдельным электроприемникам можно пренебречь. Тогда напряжение на зажимах электроприемника в процентах определяется как

где: UХХ - напряжение холостого хода трансформатора, %. UХХ=105%;

Ui - потеря напряжения на i-ом элементе сети;

n - число элементов на пути от ТП до точки, в которой определяется UЭ.

.

Вывод: уровень напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника, равный 98,278%, находится в допустимых пределах 95110%.



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был произведён расчёт силовой и осветительной сети ремонтно-механического цеха промышленного предприятия. Было выполнено следующее:

- разработана система электроснабжения цеха промышленного предприятия;

- выбраны электродвигатели, их коммутационные и защитные аппараты;

- определены электрические нагрузки всех групп электроприемников и цеха в целом;

- выбраны распределительные устройства, провода и кабели, а также защитные аппараты внутрицеховой электрической сети;

- разработана наиболее простая и экономичная система освещения, отвечающая всем действующим нормам и правилам;

- выбраны источники света, а также светильники и их размещение.



Список использованных источников

1. Радкевич, В.Н. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий / В. Н. Радкевич, В. Б. Козловская, И. В. Колосова. - Минск: БНТУ, 2013. - 124 с.

2. Радкевич, В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие / В. Н. Радкевич, В. Б. Козловская, И. В. Колосова. - Минск: ИВЦ Минфина, 2015. - 589 с.

3. Радкевич, В.Н. Выбор электрооборудования систем электроснабжения промышленных предприятий: пособие для студентов специальности 1-43 01 03 "Электроснабжение (по отраслям)" / В. Н. Радкевич, В. Б. Козловская, И. В. Колосова. - Минск: БНТУ, 2017. - 172 с.

4. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г.Барыбина, Л.Е.Федорова, М.Г.Зименкова, А.Г.Смирнова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 464с.

5. Козловская, В.Б. Электрическое освещение: учебное пособие / В.Б. Козловская, В.Н. Радкевич, В.Н. Сацукевич. - Мн.: БНТУ, 2005. - 165 с.

Размещено на Allbest.ru

...