Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Не одно промышленное предприятие в мире в настоящее время не обходится без потребления электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен километров.

Поэтому очень остро для систем электроснабжения промышленных предприятий стоят вопросы оптимизации потерь мощности и электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем электроснабжения.

В настоящее время при разработке систем электроснабжения промышленных предприятий стараются максимально приблизить источники высокого напряжения 35-220 кВ и электроустановкам потребителей с ПГВ, размещаемые рядом с энергоемкими производственными корпусами; резервирование питания для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС и в самих элементах.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

1.Расчет силовой нагрузки

Расчет силовой нагрузки производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная нагрузка цеха для выбора трансформаторов цеховой КТП. На втором этапе определяются нагрузки по группам подключения электроприемников, перечень которых дан в таблице 1.

Таблица 1. Перечень электроприемников

Наименование электроприемника	№ на плане	Количество ЭП,шт.	Рном,кВт
Сварочные аппараты	1, 2, 3, 4	4	52
Гальванические ванны	5,6,7,8,9	5	28
Вентиляторы	10, 11	2	10
Продольно-фрезерные станки	12, 13	2	33
Горизонтально-расточные станки	14, 15	2	10,5
Агрегатно-расточные станки	16, 24, 25	3	14
Плоскошлифовальные станки	17, 18	2	12
Краны консольные поворотные	19, 20, 21, 22, 23	5	6,5
Токарно-шлифовальный станок	26	1	11
Радиально-сверлильные станки	27, 28, 29, 30	4	5,2
Алмазно-расточные станки	31, 32	2	6

Используем метод коэффициента использования.

Разбиваем всё электрооборудование в цехе на отдельные участки.

1) Переписываем всё установленное электрооборудование в цехе.

2) Данные параллельно заносим в таблицу (Приложение)

3) Номинальная мощность оборудования пересчитывается на 100%

4) Определяется коэф. использования и значение Cos.

[4, табл. 2.11, стр.52]

Находим tg.

5) Определяем установленную мощность предприятия

6) Определяем среднюю активную мощность

7) Определяем среднюю реактивную мощность

8) Определяем групповой коэф. использования

9) Определяем эффективное число электроприёмников

10) Определяем коэф. максимума

активный:

Таблица 2. Расчет электрических нагрузок для трансформаторов КТП

Таблица 3. Расчет электрических нагрузок низковольтной сети по группам подключения

Таблица 4. Цех.

2.Компенсация реактивной мощности

низковольтный электроснабжение цех

Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.

Меры по снижению реактивной мощности:

- естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств;

- исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.

К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого хода двигателей.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.

Определим величину компенсации реактивной мощности:

Qр.комп.=0,75*Qр=0,75*37,87= 28,4 кВАР

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по причинам того, что возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.

Для компенсации реактивной мощности выбираем комплектную конденсаторную нерегулируемую установку напряжением 0,38 кВ.

Таблица 5

Тип	Номинальная мощность, кВАР	Масса, кг	Габариты, мм
			Длина	Ширина	Высота
УК - 0,38 -75 УЗ	75	150	700	560	1260

3.Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Для преобразования и распределения электроэнергии, получаемой от энергосистем, в системах электроснабжения промышленных предприятий используют главные понизительные и цеховые подстанции. На всех подстанциях для изменения напряжения переменного тока служат силовые трансформаторы.

Трансформаторы бывают масляные и воздушные. Масляные устанавливаются в открытых распределительных устройствах, они обладают хорошим отводом тепла от обмоток и сердечника, хорошей диэлектрической пропиткой изоляции, надежной защитой активных частей от взаимодействия окружающей среды, дешевизной, их недостаток - возможность возникновения пожара и взрыва, при случайном повреждении изоляции. Сухие трансформаторы устанавливаются внутри помещений.

По способу регулирования вторичного напряжения трансформаторы делятся на:

- регулируемые при помощи переключения отводов первичн00ой обмотки при отключенном трансформаторе;

- регулируемые под нагрузкой.

В механическом цехе потребители первой, второй и третьей категории надежности электроснабжения, значит устанавливаем два трансформатор.

По ПУЭ пункт 1.2.21: для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают одних суток.

Выбор номинальной мощности трансформатора производится исходя из расчетной максимальной нагрузки объекта электроснабжения с учетом допустимой аварийной перегрузки:

Sмакс - полная мощность нагрузки, с учетом компенсации;

К12 - коэффициент, учитывающий долю потребителей первой и второй категории в общей нагрузке потребления;

Ка - коэффициент допустимой аварийной перегрузки, Ка=1,4;

n - число трансформаторов на подстанции.

Но так как у меня один трансформатор, то формула будет выглядеть так:

Sном = 193,3 кВА

Выбираем ближайшие стандартные трансформаторы со следующими номинальными мощностями: 250 кВА и 400 кВА.

Рассмотрим первый вариант: трансформатор мощностью 250 кВА. Загрузка трансформатора в нормальном режиме.

Кз1 = 0,77

То есть трансформатор будет иметь запас по мощности.

Рассмотрим второй вариант: трансформатор мощностью 1000 кВА. Загрузка трансформатора в нормальном режиме.

Кз2 = 0,48

Возьмем первый вариант.

Определение требуемых сечений питающих и распределительных кабелей

Сечение питающего кабеля от ГПП до трансформатора выбирается по допустимой плотности тока:

Расчетный ток питающего кабеля:

I1 = 25 A

Экономическая плотность тока - нормированное значение для заданных условий работы, определяем по ПУЭ, табл. 1.3.36.

Время использования максимума нагрузки принимаем, Тм = 1000…3000 ч/год.

Принимаем, кабель с бумажной изоляцией: Jэк = 1,6 А/мм2

Экономически целесообразное сечение qпр = 15.6 мм2

Так как для силового кабеля установлено сечение проводника не менее 15.6 мм2, то принимаем: qпр = 25 мм2 .

Максимальный ток, который может протекать по кабелю, определяем по ПУЭ, таб. 1.3.16: Iкаб = 95А.

По сечению и номинальному напряжению Uном = 10 кВ производим выбор марки кабеля. Кабель с бумажной пропитанной изоляции ААШв 36*3/10, длина кабеля 0,8 км.

До ТП прокладываем алюминиевый кабель в траншее. Прокладку в траншее применяют в случаях малой вероятности повреждения кабелей землеройными механизмами, коррозией и блуждающими токами.

Достоинства траншейной прокладки:

- малая стоимость линий;

- хорошие условия охлаждения кабеля.

Недостатки этого вида прокладки:

- меньшая надежность по сравнению с другими видами прокладки;

- неудобство осмотров.

Распределительный кабель от трансформатора до щитовой выбирается по допустимой плотности тока.

Расчетный ток распределительного кабеля

I = 253,2 А

До щитовой также прокладываем алюминиевый силовой кабель в траншеях.

Сечение определяем по ПУЭ, табл. 1.3.5: прокладываем открыто кабель с сечением токопроводящей жилы q = 400 мм2 .

По сечению и номинальному напряжению Uном = 0,4 кВ производим выбор марки кабеля. Силовой кабель с пластмассовой изоляцией АПВГ (число жил: 3, сечение основных жил = 400 мм2).

Длина кабеля от трансформатора до щитовой l = 90 м.

Произведем проверку на допустимую просадку напряжения:

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения в линии электропередач должна быть не более 5%.

Активное и индуктивное сопротивление алюминиевой жилы выбираем по номинальному сечению жилы, определяем активное сопротивление:

Ом/км*0,090км = 0,03 Ом

индуктивное сопротивление:

Ом/км*0,090км = 0,0055 Ом

полное сопротивление:

определим падение напряжения:

Следовательно, кабель выбран правильно и проверку на допустимую просадку напряжения прошел.

4.Расчет токов короткого замыкания

Для проверки выбранного электрооборудования необходимо провести расчет токов трехфазного короткого замыкания.

Расчет токов трехфазного КЗ.

Для расчетов тока КЗ составляем схемы замещения для всех типовых расчетных точек КЗ (Ввод ГРЩ1 и наиболее удаленный ЭП) Составленные схемы предоставлены на рисунке)

Схемы для расчетов тока КЗ в типовых точках.

Сопротивление системы, приведено к напряжению 0,4 кВ

здесь Iоткл=20 кА - среднее значение отключающей способности современных выключателей 6 кВ.

Сопротивление трансформатора ТМ-630 приведенных к стороне 0,4 кВ:

;

Rт=3,1 мОм;

Qт=13,6 мОм

Сопротивления кабельных линий определяются по удельным сопротивлениям и их длине:

Z=zуд·L,

Л1:

R0=1,69·50·2=169 мОм

X0=0,606·50·2=60,6 мОм

Л2:

R0=8,51·46=391,46мОм;

X0= 2,274·46=104,6 мОм

Л3:

R0=12,5·12=150 мОм;

X0= 0,116·12=1,39 мОм

Находим сопротивление автоматических выключателей

Zкв1- R0=0,25; X0=0,1 мОм

Zкв2- R0=7; X0=4,5 мОм

Сопротивление плавкой вставки предохранителя перед ЭП 34

Rпр=40мОм [6, табл. 2.54]

Rрез=760,81 мОм; Xрез=185,23 мОм

Результирующее сопротивление при КЗ на ЭП-34:

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на ЭП-34:

Аналогичным образом найдены токи трехфазного КЗ для остальных типовых точек КЗ.

Ударный ток находится по формуле:



где Куд - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Та. Постоянная времени и ударный коэффициент:

Таблица 6. Расчет токов КЗ

Точка КЗ	Z?, мОм	Z0?,мОм	IПО, кА	Iуд,кА
РУнн	14,38	143,8	16,05	25
ГРЩ1	187,85	1868,5	1,23	1,91
ЭП-34	783,09	7830,9	0,3	0,46

5.Расчет и выбор аппаратов защиты

Автоматические выключатели - это аппараты защиты электрических сетей от короткого замыкания и перегрузки. Автоматический выключатель выбирается по Uн и Iн.

Принцип работы автоматических выключателей: при протекании тока выше номинального (перегрузка по току) через некоторое время срабатывает тепловое реле и отключает автомат. Время срабатывания зависит от того, насколько протекающий ток выше номинального.

Проверка по динамической и термической стойкости: Iтерм>Iкз, Iэл.дин>Iуд.

Рис. 4. Схема размещения выключателей

Выключатель Q1:

Iкаб = 25А, ставим силовой предохранитель с кварцевым наполнителем ПКТ 101. Номинальное напряжение: 12кВ; номинальный ток отключения: 40А

12кВ > 10 кВ

40 А > 25 A

следовательно, предохранитель прошел проверку на работоспособность

Выключатель QF1:

Ставим автоматический воздушный выключатель серии А3000: тип А3710Б; Iном = 160 - 630 А; U = 440 В. Токоограничивающий с полупроводниковыми или электромагнитными расщипителями.

Выключатели QF2, QF3, QF4, QF5, QF6:

Ставим автоматический выключатель 3SM11 (NS) Iном = 300А.

Схема механического серийного цеха

Заключение

В данном курсовом проекте разработана схема электроснабжения цеха обработки корпусных деталей. В начале проектирования была определена расчетная нагрузка цеха в целом, по которой выбран силовой трансформатор ТМ-630/10.

Система электроснабжения цеха состоит из ТП с одним трансформатором ТМ-630/10, кабельных линий, питающих СП и отдельные электроприемники, коммутационно-защитной аппаратуры (автоматических выключателей и предохранителей).

Проектирование системы внутреннего электроснабжения основывается на общих принципах построения схем внутризаводского распределения электроэнергии. Основными критериями при проектировании являются техническая применимость и экономичность проекта. Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы электроснабжения.

Все выбранное оборудование было проверено на стойкость к токам КЗ и согласованность между собой.

Библиографический список

низковольтный электроснабжение цех

1. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. / 4-е издание. Москва: «Высшая школа», 1990. - 365 с.

2. ГОСГОРТЕХНАДЗОР РОССИИ, Правила устройства электроустановок / 6-е издание, Москва, 2000 год. - 460 с.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. / Под общ. ред. А.А. Федорова. Т.2. Электрооборудование.-М.: Энергоатомиздат, 1987. - 592 с.

4. Федоров А.А, Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...