Электроснабжение и электрооборудование механического цеха ТОО «ВК Промэнергоремонт»

Содержание

1 Технология производства

2 Выбор и обоснование схемы электроснабжения устанавливаемого электрооборудования для механического цеха ТОО ВК «ПЭР»

3 Расчет электрических нагрузок

3.1 Расчет электрических нагрузок до 1000В

3.2 Расчёт осветительной нагрузки по удельной мощности

3.3 Расчет компенсации реактивной мощности на стороне 0,4кВ

3.4 Выбор силового трансформатора

4 Расчёт токов короткого замыкания

4.1 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 10 кВ главной понизительной подстанции

4.2 Выбор кабеля ввода для питания силового трансформатора

4.3 Расчет токов короткого замыкания на стороне 10 кВ КТП

4.4 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4кВ

5 Выбор защитной коммутационной аппаратуры и проводниковой продукции на 0,4кВ

5.1 Определение пикового тока для ШР

5.2 Выбор вводного и секционного автоматических выключателей

5.3 Выбор защитной, коммутационной аппаратуры и проводниковой продукции к узлу и одному электроприёмнику

6 Выбор электрооборудования и проводниковой продукции до и выше 1000В

6.1 Выбор сборных шин на стороне 0,4кВ

6.2 Выбор высоковольтного предохранителя

6.3 Выбор выключателя нагрузки и разъединителя

6.4 Выбор и проверка измерительного трансформатора тока

7 Релейная защита и автоматика

7.1 Релейная защита силового трансформатора

8 Расчёт заземляющего устройства и проверка условий срабатывания защитной аппаратуры на 0,4кВ с глухим заземлением нейтрали

8.1 Расчёт заземляющего устройства цеховой трансформаторной подстанции

8.2 Проверка условий срабатывания защитных аппаратов при однофазном замыкании в сетях напряжением до 1000В

9 Эксплуатация и ремонт сухого силового трансформатора «Tesar» 250кВА

9.1 Сравнительный анализ сухих и масляных трансформаторов

9.2 Эксплуатация сухих трансформаторов

9.3 Конструкция силового трансформатора Tesar 250кВА

9.4 Преимущества сухих трансформаторов 250 кВА

9.5 Ремонт сухих трансформаторов

9.6 Технология ремонта отдельных узлов

10 Электропривод мостового крана Q =20т

10.1Назначение и устройство крана

10.2 Расчёт статической мощности механизма передвижения моста

10.3 Выбор типа и мощности двигателя передвижения моста

10.4 Расчёт и построение механической характеристики

10.5 Расчёт пусковых сопротивлений

10.6 Выбор электрооборудования моста

10.7 Выбор главных троллей

10.8 Описание работы электрической схемы

11 Экономика и организация производства

11.1 Планирование ремонта и обслуживания оборудования цеха

11.2 Расчет численности персонала, необходимого для ремонта и обслуживания электрооборудования цеха

11.3 Расчет численности ремонтного персонала

11.4 Расчет численности электромонтеров по обслуживанию

электрооборудования цеха

11.5 Расчет планового годового фонда заработной платы рабочих(Ф.З.П.)

11.6 Расчет налоговых взносов в бюджет

11.7 Расчет расходов на электроэнергию (силовую и освящение)

12 Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды

12.1 Организация безопасной эксплуатации электроустановок

12.2 Меры принятые по технике безопасности в проектируемом электромеханическом цехе ТОО ВК «ПЭР»

12.3 Техника безопасности при обслуживании электрических машин

12.4 Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках

12.5 Мероприятия по противопожарной защите

12.6 Техника безопасности при обслуживании и ремонте кранового электрооборудования

13 Список используемой литературы

1 технология произвоДства

В цехе ремонта электрических машин производят ремонт асинхронных и синхронных двигателей и генераторов любой мощности, а так же ремонт трансформаторов напряжением до 1000В. На участке нестандартного оборудования производят ремонт промышленного и котельного оборудования, а так же изготовление турбин, крыльчаток, систем охлаждения, водоснабжения.

Механический цех оснащён станками (более 70) различного назначения, в том числе токарно-карусельным станком типа 1М557 с Ø планшайбы 2800 мм, продольно-строгальным станком модели 7212 с возможностью обработки детали длиной 4м, прессом листогибочным модели ИБ1430А с усилием 100 тонн, наплавочными автоматами и другим уникальным оборудованием по технологии ремонта. Для термообработки деталей и инструмента имеются 4 печи.

Наличие специального оборудования по подготовке трансформаторного масла и сушке трансформаторов позволяет вести работы на уровне заводского ремонта.

Цех по ремонту электрических двигателей и генераторов оснащён полным набором технологического оборудования и ремонтной оснасткой, в том числе специальным станком для сварки коллекторов электрических машин постоянного тока на уровне заводских характеристик.

Различная направленность цехов и их оснащённость позволяют проводить комплексный ремонт оборудования индустриально-заводским методом, изготавливать нестандартную продукцию и специальные приспособления, инструменты, запасные части.

ВЫБОР И обоснование схемы электроснабжения устанавливаемого электрооборудования для механического цеха ТОО ВК «ПЭР»

Согласно задания, цех относится по надежности электроснабжения к потребителям второй категории, так как перерыв в электроснабжении будет связан с недоотпуском продукции и простоем большого количества оборудования. Сеть не требует защиты от перегрузки, в цехе температура окружающей среды +25C, среда - чистая.

Класс оборудования 1 (защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией и соединением открытых проводящих частей, доступных к прикосновению, защитным проводником стационарной установки, в этом случае открытые проводящие части доступные к прикосновению не могут оказаться под напряжением при пробое изоляции, после срабатывания защиты).

На основании вышеизложенного проектируемый цех получает питание от 2-х независимых источников, т.е. с разных шин ЦРП5. Цех получает питание от двух силовых трансформаторов “Tesar”25010/0,4.

Высоковольтное распредустройство укомплектовано ячейками КСО292. От высоковольтного распредустройства получают питание два силовых трансформатора “Tesar”25010/0,4.

Ввод на цеховую подстанцию осуществляется кабелем марки ААШвУ–10–2(3х16) Iдоп = 75А, по одному кабелю на ввод. В ячейке КСО установлено следующее оборудование: разъеденители типа РВЗ104001УЗ, высоковольтные предохранители типа ПКТ1021031,531,5УЗ, выключатель нагрузки типа ВНПуп10/40010УЗ, трансформаторы тока типа ТПЛ1030/5УЗ.

Низковольтная подстанция укомплектована панелями ЩО70 с автоматами марки ВА7440 на вводе и секционным автоматом.

В подстанции установлено два компенсирующих устройства марки УКМ630,412525УЗ. Всё электрооборудование цеха запитано от десяти ШР проводом АПВ, ШР запитаны от подстанции кабелем АВВГ.

Для управления электрооборудованием выбраны магнитные пускатели типа ПМЛ с тепловыми реле РТЛ, защита оборудования осуществляется автоматами серии ВА.

В цехе рабочее освещение выполнено светильниками с лампами ДРЛ, аварийное освящение выполнено светильниками с лампами накаливания.

Все оборудование цеха заземлено и занулено.

Релейная защита и автоматика

7.1 Релейная защита силового трансформатора

7.1.1 Для защиты силового трансформатора от повреждений прменяются следующие виды защит: максимально-токовая защита от сквозных токов КЗ, защита от однофазных замыканий на землю на стороне низкого напряжения, токовая отсечка при коротких замыканиях на высокой стороне и защита от замыканий на землю на стороне 10 кВ.

7.1.2 Защита от однофазных замыканий на землю в сети с глухозаземлённой нейтралью выполняется на отключение и осуществляется автоматическим выключателем с максимальным расцепителем, установленным на стороне 0,4 кВ.

Эксплуатация и ремонт сухого силового трансформатора «tesar» 250ква

9.1 Сравнительный анализ сухих и масляных трансформаторов:

В последнее время значительно возрос интерес потребителей к применению сухих трансформаторов.

Конечно, в ряде случаев выбор варианта КТП с сухим трансформатором является единственным, когда на объекте нет другой возможности для сооружения подстанции, как только внутри строения – например, в производственном цехе, в цокольном помещении или на этажном перекрытии жилого дома, либо на территории учебного заведения, в парковой зоне и т.д., т.е. в местах, где требования к конструкции трансформатора диктуются повышенными требованиями в части экологической и пожарной безопасности.

С другой стороны, трансформатор, даже сухой, относится к оборудованию высокого напряжения и сам по себе является объектом повышенной опасности. Соответственно этому, трансформатор всегда размещается только внутри комплектной трансформаторной подстанции в защищенном отсеке. В ней же имеются недоступные снаружи распределительные устройства низкого и высокого напряжений, и только так можно обеспечить требуемый уровень безопасности от поражения электрическим током. Мало того, необходимо заметить, что прикосновение к внешней поверхности литой обмотки включенного сухого трансформатора приводит к поражению электрическим током, тем самым у сухого трансформатора при отсутствии ограждения поражающая поверхность намного больше, чем у масляного.

Сейчас нередко можно услышать, что внедрение сухих трансформаторов значительно экономит время на обслуживание электроустановок, вплоть до полного отсутствия необходимости такового. Как известно, в общих затратах рабочего времени на обслуживание электроустановок одной из наиболее весомых операций является периодический осмотр. Если ознакомиться с содержанием типовой карточки осмотра КТП, который в зависимости от местных условий проводится с различной периодичностью, но не реже одного раза в квартал, становится очевидным, что объем работы при проведении осмотра КТП практически не зависит от конструкции применяемого в ней трансформатора.

Известно, что значительная доля повреждений распределительных трансформаторов случается из-за ослабления шинных соединений на выводных наружных контактах НН и, независимо, сухой трансформатор или масляный, эти контакты требуют к себе периодического внимания и ухода. На масляном трансформаторе перегрев контакта вызовет разрушение изолятора или разгерметизацию уплотнения, в любом случае ремонт такого повреждения не представляет особой проблемы. На сухом трансформаторе при этом виде повреждения, из-за менее эффективного охлаждения зоны перегрева и интенсивной передачи тепла по проводнику в обмотку, происходит разрушение литой изоляции в зоне выводов из обмотки, что наверняка приведет к необходимости замены блока обмоток на поврежденной фазе. Конечно, можно принять меры, улучшающие качество токосъема, но даже при наличии аппаратных зажимов, которыми могут оборудоваться все масляные трансформаторы производства, начиная с мощности 16 кВА и выше, эти узлы все же следует периодически осматривать и обслуживать. А если речь идет о сухом трансформаторе, то тем более.

Несмотря на применение глубокого вакуума при изготовлении монолитных обмоток сухих трансформаторов, все же существует различие коэффициентов теплового объемного расширения материалов проводника и литой изоляции, в связи с чем, блоки обмоток сухих трансформаторов в процессе эксплуатации подвержены микроразрушениям, что приводит к появлению, так называемых, частичных разрядов. Что такое частичный разряд и чем он опасен? Микротрещина создает пограничное соприкосновение двух различных диэлектрических сред, вследствие чего в этой зоне возникает повышенная напряженность электрического поля, что неизбежно вызывает непрерывный, как бы тлеющий, пробой внутри микротрещины. В этой точке постепенно происходит обугливание изоляции, перерастающее впоследствии в межвитковое или межслоевое короткое замыкание и приводящее к выгоранию обмотки. Процесс может развиваться неделями, даже месяцами, но практически остается незаметным, вплоть до момента аварии. Частичные разряды могут быть выявлены только специальными приборами. Собственно говоря, и сама проблема контроля отсутствия частичных разрядов в распределительных трансформаторах возникла в связи с появлением именно сухих трансформаторов. В масляных трансформаторах частичные разряды теоретически могут возникнуть при наличии микропузырьков воздуха где-либо в бумажно-масляной изоляции, но, благодаря технологии вакуумирования при подготовке и заливке масла, масляные трансформаторы этому виду повреждения, как правило, не подвержены.

Дефекты изоляции в сухих трансформаторах могут возникнуть и при нарушении допустимых климатических условий их применения. Имеются в виду не только условия эксплуатации трансформаторов, но и условия их хранения до ввода в эксплуатацию. Как правило, нижний предел температуры применения сухих трансформаторов ограничивается значением –25ºС.

В заключение необходимо отметить, что в каждом конкретном случае необходимо учитывать реальные условия эксплуатации оборудования, что обеспечит более полное отражение сравниваемых технико-экономических показателей и оптимальный его выбор.

9.2 Эксплуатация сухих трансформаторов:

9.2.1 Сухие трансформаторы 250 кВА с литой изоляцией:

Трансформатор сухой с литой изоляцией 250 кВА предназначен для распределения электроэнергии номинальной мощностью 250 кВА и напряжением до 36 кВ. Cухие трансформаторы с литой изоляцией из эпоксидной смолы типа TR250 кВА производит итальянский завод TESAR SRL, который является одним из лидеров международного уровня по производству силовых сухих трансформаторов. Сухие трансформаторы Tesar обладают высокой надежностью, простотой эксплуатации, компактностью, пожарной и экологической безопасностью. Сухие трансформаторы применяются в различных отраслях промышленности с жесткими требованиями пожаро и взрывобезопасности.

9.2.2 Зависимость характеристик от типа изоляции:

Опыт эксплуатации маслонаполненных силовых трансформаторов средних классов напряжения показывает, что эти трансформаторы надежно работают в течение десятков лет при условии надлежащего контроля за их состоянием и своевременного устранения появляющихся дефектов. Иными словами, это оборудование требует периодического обслуживания и ремонтов, что выливается в значительные затраты на эксплуатацию.

9.2.3Литая изоляция:

На начальном этапе развития сухих трансформаторов использовалась вакуумная заливка изготовленных обмоток эпоксидными компаундами. Подобные трансформаторы с литой изоляцией сейчас выпускаются как за рубежом, так и в России и странах СНГ. При всех преимуществах, связанных с экологической чистотой, пожаробезопасностью, малыми габаритами и т.д., основным недостатком этих трансформаторов является то, что в суровых климатических условиях при большом перепаде температур возможно образование микротрещин в эпоксидном компаунде, проникновение в них воды и в конечном итоге – повреждение обмотки.

9.2.4 Изоляция из эпоксидной смолы, армированная стекловолокном:

В последние годы появился еще один тип сухих трансформаторов, предлагаемых концерном ABB, – Resibloc. По типу конструкции они приближаются скорее к литым трансформаторам, однако для повышения стойкости эпоксидного компаунда к растрескиванию используются стекложгуты. По данным ABB, за 20 лет эксплуатации в этих трансформаторах ни разу не было обнаружено растрескивания.

9.2.5 Проблемы и перспективы:

Основной проблемой сухих трансформаторов является ограничение их максимальной мощности, обусловленное условиями охлаждения. До недавнего времени считалось, что предельная мощность для сухих трансформаторов составляет 15 МВА. По данным концерна ABB, в настоящее время уже выпускаются сухие трансформаторы типа Resibloc мощностью до 40 МВА и в перспективе компания собирается довести это значение до 60 МВА.

Учитывая, что на сегодняшний день сухие трансформаторы используются только в средних классах напряжения, эти значения с запасом покрывают потребности распредсетей.

9.3 Конструкция силового трансформатора Tesar 250кВА:

9.3.1 Сухие cиловые трехфазные трансформаторы 250 кВА состоят из трех основных частей:

- Обмотка низкого напряжения;

- Обмотка высокого напряжения;

- Магнитный сердечник.

9.3.2 Обмотки сухого трансформатора 250 кВА:

Обмотки низкого напряжения сухих трансформаторов Tesar изготавливаются из единого алюминиевого листа, который предварительно пропитывается изоляционными материалами класса F. Затем катушки подвергаются термической обработке полимеризации. Специальная конструктивная геометрия позволяет, помимо высокой сопротивляемости к электродинамическим усилиям, также и минимизировать поток рассеяния для электромагнитной совместимости.

Обмотки высокого напряжения сухих трансформаторов Tesar изготавливаются из алюминиевой ленты. Специальная технология сборки (вакуумная заливка активной части обмотки изоляционным материалом) и особая совместимость используемых материалов (алюминий и эпоксидная смола имеют очень близкие по значению коэффициенты расширения при нагревании) позволяют получить обмотку, в которой практически отсутствуют внутренние механические напряжения. Во время процесса литья каждый параметр отслеживается электроникой для того, чтобы получить однородность диэлектрических характеристик смолы.

9.3.3 Магнитный сердечник сухого трансформатора TR-250:

Магнитный сердечник сухого трансформатора изготавливается из высококачественной электротехнической текстурированной стали с низкими удельными потерями. При изготовлении сердечника сухого трансформатора используется полная схема шихтовки “Steplap”, которая осуществляется с использованием наиболее современных технологий резки и сборки. Низкий уровень шума сухого трансформатора достигается сочетанием правильной формы сердечника с усиленными металлическими рамами.

9.4 Преимущества сухих трансформаторов 250 кВА:

Отсутствие необходимости в трудоемком техническом обслуживании сухого трансформатора, таком как герметизация, восстановление защиты баков от коррозии и очистка масла. Сухие трансформаторы с изоляцией из литой смолы Тесар разработаны для работы в тяжелейших климатических условиях окружающей среды, поэтому профилактическое техническое обслуживание сводится к простому осмотру трансформатора и проверке соединений и термодатчиков.

Экономия при установке сухого трансформатора:

Простые и недорогие по стоимости подготовительные монтажные работы;

Компактные размеры сухих трансформаторов;

Возможность устанавливать в существующие трансформаторные подстанции КТП сухие трансформаторы большей мощности при реконструкции за счет малых габаритов сухих трансформаторов.

Устойчивость сухих трансформаторов к воздействию пыльной или влажной среды.

Максимальная безопасность:

-высокая устойчивость сухих трансформаторов к самовозгоранию и низкий -уровень выделения токсичных газов;

-естественное охлаждение сухих трансформаторов, осуществляемое атмосферным воздухом, а не пожароопасными и загрязняющими жидкостями;

-отсутствие возможности перегрева сухого трансформатора: измерение и контроль температуры осуществляется при помощи термоконтроллера и термодатчиков. Термодатчики также помогают осуществлять управление вентиляторами, устанавливаемыми на сухом трансформаторе.

-Энергосбережение: снижение потерь в линиях электроэнергии и затрат на кабель в сетях низкого напряжения за счет максимально близкого размещениясухого трансформатора к потребителям электроэнергии.

-Экономия при работе сухого трансформатора за счет низких потерь в магнитном сердечнике и в обмотках.

-Низкий уровень шума сухого трансформатора.

Высокая надежность сухих трансформаторов:

-Отсутствие частичного разряда;

-Повышенная надежность продукции за счет высокой технологичности процесса производства обмоток;

-Способность работы сухих трансформаторов при более низких температурах, чем температуры, которые допускаются используемыми изоляционными материалами;

-Возможность увеличения мощности нагрузки сухих трансформаторов до 40% за счет применения системы принудительного вентилирования.

9.5 Ремонт сухих трансформаторов:

9.5.1Техобслуживание:

Тщательный контроль трансформатора во время его работы позволяет предотвратить неисправности, а также продлить средний срок службы.

В обычных рабочих условиях достаточно выполнять не реже раза в год следующие операции:

-Очистка обмотки Среднего /Низкого Напряжения от возможных отложений пыли, конденсата и загрязнений струей сухого сжатого воздуха под низким давлением и сухими тряпками

-Очистка каналов охлаждения и вентиляции между обмотками для предотвращения перегрева во время работы.

-Проверка затяжки соединения высокого и низкого напряжения и пластин регулировочных устройств напряжения, затяжки болтов ярма.

-Контроль правильного функционирования тепловых защит (термодатчики и блок контроля температуры), а также правильное вмешательство защит от перегрузок и короткого замыкания, а также отключения соответствующего автоматического выключателя. Контроль должен выполняться, предпочтительно, при помощи специальных устройств, которые позволяют имитировать реальную неисправность.

Электропривод мостового крана, q=20т

10.1 Назначение и устройство крана

В цехах предприятии работают краны различных видов: мостовые, козловые, кран – балки.

Конструктивность установленного крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией. Однако многие узлы кранового оборудования, например механизм подъёма и передвижения, выполняются однотипным для многих конструкции кранов. Поэтому в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования кранов различного назначения много общего.

Электрооборудование кранов обычно работает в тяжелых условиях с точки зрения влияния окружающей среды: повышенная запыленность, повышенная температура или резкие колебания температуры, высокая влажность, влияние различных химических реагентов. Поэтому электрооборудование кранов должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении.

Учитывая ответственность кранов, к их электрооборудованию предъявляется ряд жестких требований, важнейшими из которых являются: обеспечение высокой производительности, бесперебойность в работе, безопасность обслуживания, простота в эксплуатации и ремонта.

Следует иметь в виду, что различные по конструкции и назначению краны комплектуются типовыми контроллерами, тормозными электромагнитами, сопротивлениями, концевыми выключателями, панелями защиты и управления и другим электрооборудованием.

Электродвигателями большинства кранов работают в повторно – кратковременном режиме. Работа приводных электродвигателей кранов характеризуется значительными перегрузками, частыми пусками и реверсами. Время установившегося режима работы кранового электродвигателя обычно не велико по сравнению с длительностью пусковых и тормозных режимов. В связи с этим на работе электродвигателя существенно сказывается динамическая нагрузка. Электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибрации. В ряде цехов они, кроме того, подвергаются воздействию высокой температуры (порядка 60700С), паров и газов. Поэтому крановым электродвигателям предъявляют особые требования в отношении надежности и удобства обслуживания в тяжелых условиях эксплуатации. Надежность работы электрооборудования кранов, в частности их электродвигателей, вопрос первостепенной важности. Выход из строя электродвигателя крана может вызвать простой со всеми вытекающими отсюда последствиями техника – экономического характера. Поэтому для привода механизмов кранов выпускают специальные краново – металлургические электродвигатели повторно – кратковременного режима, отличающиеся от электродвигателей общего назначения повышенной перегрузочной способностью, механической прочностью уменьшенным маховым моментом ротора, меньшими затратами цветного металла обмоток и стали магнитной системы и др.

Для привода крановых механизмов применяют трехфазные асинхронные электродвигатели и постоянного тока. Наибольшее применение находят асинхронные электродвигатели с фазным ротором, обеспечивающие регулирование скорости, плавный пуск и пуск при моменте, равном максимального (при соответствующем выборе сопротивления).

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяют реже (для механизмов передвижения некоторых тихоходных кранов), так как они имеют несколько пониженный пусковой момент, значительные пусковые токи и не обеспечивают плавного регулирования скорости. Существенным достоинством асинхронных электродвигателей (сравнительно с электродвигателями постоянного тока) являются их относительно меньшая стоимость, простота обслуживания и ремонта.