Проект системы электроснабжения компрессорной станции

1,4.cdw.frw

Диплом 8ку.doc

В представленном дипломном проекте решается задача построения системы
электроснабжения компрессорной станции.
Проектирование системы электроснабжения компрессорной станции связано
с решением комплекса научно-технических вопросов учитывающих экономичность
работы системы электроснабжения а так же качества электроэнергии которые
в данном дипломном проекте выражены в следующих основных разделах: обзор
технологии и генерального плана компрессорной станции выбор системы
охлаждения компрессоров системы вентиляции выбор оборудования
компрессорной определение типа и номинальных мощностей двигателей
компрессоров насосов вентиляторов двигателей для привода станков. После
выбора оборудования произведен выбор рационального напряжения системы
питания определена расчетная суммарная электрическая нагрузка выбраны
трансформаторы ППЭ и КТП. После этого осуществляется выбор способа
канализации электроэнергии выбор марки и сечения проводов и распределения
нагрузки по силовым пунктам. Также произведен расчет токов короткого
замыкания и выбор аппаратов защиты расчеты заземления и молниезащиты.
Рассмотрены так же основные требования к безопасности в производстве и
В приложении приведены графики нагрузок рисунки справочные
материалы необходимые при расчете компрессорной станции. В конце
дипломного проекта приведен список литературы используемый при расчетах и
Технология и генеральный план компрессорной станции
Определение номинальной мощности типа электродвигателя и числа
Определение числа и мощности двигателей компрессоров по приближенной
Определение числа и мощности двигателей компрессоров по уточненному расчету
Определение основных размеров и параметров ступеней
Определение мощности привода компрессора
Определение мощности вспомогательного оборудования и освещения
компрессорной станции
Система охлаждения. Расчет мощности и выбор типа приводного двигателя
Система вентиляции. Расчет мощности и выбор типа приводного двигателя
Система освещения. Освещение машзала и мастерской
Выбор электрооборудования компрессорной
Электрооборудование мастерской
Определение номинальной мощности и типа электродвигателей для
электропривода мостового крана
Определение мощности и типа электродвигателей механизма подъемной установки
Определение мощности и типа электродвигателей механизма передвижения
Определение мощности и типа электродвигателей механизма передвижения моста
Определение расчетной суммарной электрической нагрузки
Определение полной расчетной нагрузки компрессорной станции оборудования до
Суточные и годовой графики нагрузки компрессорной станции
Выбор системы питания
Выбор типа пункта приема электроэнергии
Выбор трансформаторов пункта приема электроэнергии
Выбор устройства высокого напряжения ПГВ и рационального напряжения
Выбор системы распределения электроэнергии компрессорной станции
Выбор рационального напряжения распределения электроэнергии для
потребителей до 1000 В и выше
Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
выбор способа канализации электроэнергии на напряжение свыше 1000В и
Выбор числа силовых пунктов и мест их расположения
Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания напряжением выше 1000В
Расчет токов короткого замыкания напряжением до 1000В
Выбор и проверка оборудования
Выбор электрооборудования на стороне 35 кВ
Выбор электрооборудования на стороне 63 кВ
Выбор электрооборудования на стороне 04 кВ
Выбор коммутационных аппаратов для схемы управления
электроприводом поршневого компрессора
1. Эксплуатация компрессорных установок с учетом норм и правил ТБ и
2. Методы по устранению неблагоприятных факторов
Мощность Сопротивление Расстояние отПолная Конечное
энергосистемы системы энергосистемыпроизводительностдавление
до ПГВ ь компрессорной нагнетани
00 МВА 07 5 км 37600 м2ч 088 МПА
Компрессором называется машина осуществляющая повышения давления газа.
Компрессоры делятся на машины повышающие давление газа до 03 МПА машины
повышающие менее чем 03 МПА – нагнетатели и вакуум-компрессоры
предназначенных для повышения давления газа начиная со значения давления
газа менее атмосферного. По способу действия компрессоры разделены на три
Объемные компрессоры ;
Динамические компрессоры;
Тепловые компрессоры;
Объемные компрессоры повышают давление газа путем уменьшения
замкнутого объема содержащего определенное количество газа.
При увеличении объема рабочая полость сообщается со всасывающим
трубопроводом и производит всасывание газа. При уменьшении объема газ
подвергается сжатию и вытесняется в нагнетательный трубопровод. По
конечному давлению нагнетания различают:
– Компрессоры низкого давления (Рн=300 кПА-1МПА) применяющиеся в
– Компрессоры среднего давления (Рн =1МПА-10МПА) применяются в
химической нефтяной и газодобывающей промышленности;
– Компрессоры высокого давления (Рн свыше 10МПА) применяют в
азотнотуковом производстве.
Центробежный компрессор – это компрессор воздух или газ в котором
сжимается за счет преобразования одного вида энергии в другой. Если быть
точнее то давление воздуха повышается за счет приобретения кинетической
энергии от рабочих элементов компрессора после чего она (кинетическая
энергия) преобразуется в энергию потенциальную (энергию сжатия).
Центробежный компрессор состоит из следующих основных частей:
- входное устройство
- корпус компрессора
- привод (электрический дизельные или пневмо)
- выходное устройство (патрубки).
Процесс повышения давления в центробежном компрессоре происходит
следующим образом: через входное устройство (всасывающий патрубок)
атмосферный воздух попадает в рабочую полость компрессора где начинает
взаимодействовать с рабочим колесом компрессора. Воздух попадает на рабочие
лопасти колеса получая при этом определенное количество энергии (пока что
кинетической). После прохождения всей рабочей полости воздух попадает в
диффузор где происходит преобразование энергии в потенциальную. Не
редкость когда скорость воздуха в выходе из компрессора достигает скорости
звука. Таким образом сжатие в центробежных компрессорах происходит в
Центробежный компрессор обладает следующими достоинствами по сравнению
с осевыми компрессорами имеющими похожий принцип действия:
- более простое устройство
- низкую чувствительность к изменениям режима работы
- более быстрым повышением давления и его максимальной величиной.
Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) конструктивно и по
принципу действия сходны с многоступенчатыми центробежными насосами.
Отличие заключается в том что рабочим телом является сжимаемый газ и
поэтому имеют место тепловые процессы. Использование центробежных
компрессоров наиболее целесообразно при подаче больших количеств воздуха
(не менее 50 м3мПа) при сравнительно невысоком давлении (07–08 МПа).
У каждого из типов компрессорных машин имеются свои преимущества и
недостатки которые должны быть учтены при выборе установки в каждом
конкретном случае. Центробежные машины имеют ряд существенных преимуществ
перед поршневыми. У центробежных машин отсутствуют быстро изнашивающиеся
части — поршни клапаны и т. д. Они не требуют внутренней смазки и поэтому
не загрязняют сжатый воздух или газ что очень важно в пищевых
производствах. Благодаря большой частоте вращения роторов центробежных
компрессоров их можно непосредственно соединять с электродвигателями или
Установки с турбокомпрессорами более компактны — они имеют меньший
вес занимают меньшую производственную площадь. Так как воздух или газ
проходит равномерно через компрессор в одном направлении отпадает
необходимость установки рессиверов между отдельными ступенями. При работе
турбокомпрессоров не возникают инерционные усилия а поэтому их фундаменты
легче чем фундаменты поршневых компрессоров. Существенным недостатком
турбокомпрессоров является их меньший КПД и невозможность получения высоких
давлений при относительно малых подачах.
В данном дипломном проекте рассматриваются воздушные центробежные
мультипликаторные многовальные компрессоры низкого давления со встроенными
Компрессорная станция представляет собой замкнутое помещение в
котором осуществляется производственный процесс. Она включает в себя
компрессоры которые приводятся в движение АД. Питание компрессоров
осуществляется трансформатором ТМН-4000 (U=6кВ). для питания нагрузки
напряжением ниже 1000 В компрессорная станция содержит КТП имеющую два
трансформатора типа ТМЗ-16004. Компрессорные машины и насосы являются
сильными источниками тепла в помещении и достаточно серьезно влияют на
микроклимат внутри компрессорной станции. Для поддержания комфортной
температуры в помещении применяют систему вентиляции. В данном дипломном
проекте для вентиляции применяют два приточных вентилятора в блоке с
калориферами которые ставятся по бокам от главных ворот. Калориферы
необходимы для создания тепловой завесы вентилятор-калорифер
устанавливается у центрального входа в мастерскую с улицы. Три вытяжных
вентилятора устанавливаются с задней стены компрессорной станции.
Мастерской устанавливается группа металлообрабатывающих станков и
сварочных автоматов два сверлильных станка три токарных станка один
фрезерный станок два кругло-шлифовальных станка один обдирочно-
шлифовальный станок два сварочных трансформатора.. Мостовой кран
необходим для замены и монтажа крупных компрессоров и электродвигателей а
также подъема и доставки компрессорных машин к месту назначения. Основными
электроприемниками компрессорной станции являются двигатели приводов
компрессоров насосов подачи воды вентиляции приводы оборудования
мастерской крановый привод.
Определение номинальной мощности типа
электродвигателей и число компрессоров
1. Определение числа и мощности двигателей компрессоров по
приближенной формуле
Число компрессоров определяется по полной производительности
компрессорной станции.
Полная производительность компрессорной станции
Qz= 37600 м3ч 60 =62666 м3мин. Принимаем к установке 10 компрессоров
единичной производительностью [pic]м3мин.
Мощность приводного двигателя компрессора определяется по формуле [1]:
где k-коэффициент запаса (11-12);
Qк - производительность компрессора
В - работа затрачиваемая на сжатие 1 м2 воздуха до заданного рабочего
к - КПД компрессора (06-08);
Выбираем 10 двигателей типа 4АРМ-4006000 УХЛ4 предназначенных для
привода компрессоров производительностью 629 м3мин.
Скорость вращения вала поршневого компрессора 740 обмин а синхронная
скорость вращения двигателя для данной мощности 750(3000) обмин. Соединим
валы компрессора и двигателя муфтой. Параметры двигателей : Рном=400 кВт;
Uном = 6000 В; n=750(2970) обмин cos(н= 089; н = 953 %
Общие сведения о данных типах компрессоров.
Центробежные мультипликаторные компрессоры серии АЭРОКОМ
изготавливаются производительностью от 30 до 200м3мин и степенью сжатия до
Имеют газоохладители после каждой ступени сжатия которые встроены в
корпус компрессора где также располагается повышающая зубчатая передача с
зубчатым колесом и одной или двумя вал-шестернями на концах которых
расположены рабочие колеса ступеней сжатия. Число ступеней сжатия от двух
до четырех. В сжатом газе отсутствует масло. Предназначены для сжатия
воздуха азота и других технологических газов. Установки малогабаритные
компактные поставляются в максимальной заводской готовности что
значительно снижает затраты и время на монтаж.
Компрессорная установка АЭРОКОМ 22-639
Предназначены для сжатия воздуха азота и других технологических
газов. Установки малогабаритные компактные поставляются в максимальной
заводской готовности что значительно снижает затраты и время на монтаж.
Техническая характеристика
Производительность м3сек
Давление МПа (кгссм2)
Мощность на валу компрессора
Частота вращения сек-1
Расход охлаждающей воды м3сек (лмин) 000434
Компрессорная установка
Масса в объеме поставки
2 Определение номинальных мощностей
вспомогательного оборудования и освещения
2.1 Система охлаждения. Расчет мощности и выбор типа
приводного двигателя насоса
Выбор насоса для работы в заданных эксплуатационных условиях должен
проводиться на основе технико-экономических расчетов: насос приводной
двигатель и вся трубная и электрическая коммуникация насосного агрегата
должны быть дешевыми и работать с высоким КПД. При выборе электропривода
центробежных насосов применяют синхронные и асинхронные электродвигатели.
АД применяют для приводов насосов мощностью не более 500 кВт при частоте
вращения n > 750 обмин. Для приводов насосов мощностью от 500 до 1000 кВт
применяют СД обладающие при больших мощностях и малых частотах высокими
энергетическими показателями. Недостатки СД: пуск СД сложнее чем у АД
которые при достаточной мощности питающей сети включаются непосредственно в
сеть без добавочных устройств уменьшающих Iпуск т.к. связан с
применением специальных обмоток в пазах якоря служащих для «втягивания»
ротора в синхронизм.
Валы насосов и электродвигателей соединяют непосредственно с помощью
упругих муфт без вариаторов частоты вращения. В данной бакалаврской работе
для компрессора АЭРОКОМ 22-639 применяют замкнутую систему циркуляции
охлаждающей воды. Способ охлаждения наружный. Первый холодильник -
промежуточный между I и II ступенями сжатия. Второй холодильник – концевой
установленный после II ступени сжатия и служит для ограничения температуры
сжатого воздуха поступающего в ресивер. В этом случае снижаются габариты
ресивера а безопасность его работы увеличивается.
Подача воды в холодильники осуществляется насосами центробежного типа.
При наружном охлаждении температура воздуха на выходе из холодильника на 5-
ºС выше температуры охлажденной воды. При этом температура воздуха
выходящего из компрессора недолжна превышать 140-160ºС следует следить
чтобы подача воды не прекращалась. Если произойдет задержка в подаче воды
компрессор необходимо остановить.
При расчете мощности двигателя для привода насоса следует учитывать
возможное увеличение мощности на валу при отклонении режима от расчетного.
Таким образом двигатель выбирается с запасом мощности двигателя и с учетом
коэффициента запаса Кз по мощности.
Мощность двигателя насоса [1]:
где пер – КПД передачи привода насоса. Так как насос комплектуется
фланцевым двигателем стыкующимся с насосом через муфту то пер=l;
Кз - коэффициент запаса по мощности для насосов малой и средней
мощности можно принять 11;
Рнас - мощность на валу насоса кВт [8].
где нас - КПД насоса для средних насосов 075 - 08;
γ = 1000 кгм3 - плотность воды;
W - расход воды в сети м3сек;
Н - напор воды в магистрали (метров водяного столба).
Напор воды в магистрали определяется выражением:
где Н0=8 м - расстояние от впрыскивающего патрубка в градирне до дна
резервуара холодной воды (метров водяного столба);
Р-Ро = 10-4 Па - разность давлений в верхней точке гидросети и
давления в резервуаре холодной воды;
ΔН - потери напора в гидросети (метров водяного столба).
где λ = 0035 - коэффициент линейного сопротивления гидравлической
магистрали зависит от материала трубы и чистоты;
l - длина магистрали (определена приближенно по предварительному
d - диаметр трубы магистрали м;
= 125 мсек - скорость воды в гидромагистрали ограниченной по
гидравлическим соображениям [9].
Диаметр трубы магистрали [9]:
где W - расход охлаждающей воды м3cек.
Диаметр трубы магистрали по (2.5):
принимаем стандартный диаметр трубы d = 007 м.
Потери напора по (2.4):
[pic] метров водяного столба.
Напор воды в магистрали по (2.3):
Мощность на валу насоса по (2.2):
Мощность двигателя насоса по (2.1):
Мощность двигателя насоса принимаем 15 кВт с асинхронным двигателем с
КЗ ротором типа (количество насосов типа Ц4-70 - 2 количество
электродвигателей - 2): Принимаем двигатель типа 4А80А2УЗ с каталожными
Рн Uн cosφ n MmaxMmin MПМн IПIн
2.2. Система вентиляции. Расчет мощности и типа приводного двигателя
С целью периодической замены воздуха в помещении применяют вентиляцию
В данной бакалаврской работе система вентиляции реализуется на
основании опыта уже устроенных систем вентиляции на уже существующих
компрессорных станциях. Два приточных вентилятора в блоке с калориферами
ставятся по бокам от главных ворот для подачи транспорта. Калориферы
необходимы для создания тепловой завесы в зимнее время для повышения
эффективности отопления и снижения сквозняков от дверей. Еще один блок
приточной вентиляции вентилятор-калорифер устанавливается у центрального
входа в мастерскую с улицы. Три вытяжных вентилятора устанавливаются с
задней стены компрессорной станции.
Для вентиляции компрессорной (машзала) с объемом помещения
V=25×18×1076=4842 м3. и мастерской с объемом помещения V=12×18×5=1080 м3
устанавливаются центробежные вентиляторы.
Определим мощности приводного двигателя вентилятора если часовая
кратность обмена воздуха равна i = 2 если полное сопротивление воздушного
тракта преодолеваемое вентилятором составляет 120 кГм2 (мм водного
Необходимая производительность вентиляторов [8]:
где V0 - кубатура помещения м3 .
Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле [1]
где V - производительность вентилятора м3сек
h - полное давление кГм3 (мм вод. ст.);
k - коэффициент загрузки (k=11-16);
- полный коэффициент полезного действия вентилятора
Количество воздуха подаваемого вентилятором в машинный зал по (2.6):
Мощность электродвигателя вентилятора установленного в машинном зале
Мощность двигателя вентилятора принимаем 40кВт с асинхронными
По [3] табл. 9.6 выбираем двигатель 4А100S2У3.
С КЗ ротором (количество вентиляторов - 4 количество
электродвигателей - 4):
Количество воздуха подаваемого вентилятором в мастерскую по (2.6):
Мощность электродвигателя вентилятора установленного в мастерской по
Мощность двигателя вентилятора принимаем 15кВт с асинхронными
двигателями с КЗ ротором (количество вентиляторов - 2 количество
электродвигателей - 2). Тип двигателя 4А80А2УЗ каталожные данные:
Мощность на вентиляцию определяется приточной и вытяжной вентиляцией
а так же установкой калориферов (3×2 кВт).
(отнести к гл 1) 2.3. Система освещении. Освещение машинного зала и
Осветительной установкой называется электроустановка состоящая из
источника света с арматурой (светильника) и пускорегулирующей аппаратурой.
Арматура служит для крепления защиты от внешней среды источника света
защиты глаз человека от прямых лучей света.
Источниками света являются тепловые (лампы накаливания) и
люминесцентные или газоразрядные лампы различной конструкции. Основными
параметрами источников света являются: номинальное напряжение номинальная
мощность световой поток.
Лампы ртутные высокого давления(ДРЛ) имеют внутри стеклянного баллона
трубку из кварцевого стекла заполненная парами ртути иногда с различными
добавками высокого давления. На внутренней поверхности баллона – люминофор
а сам баллон заполнен углекислым газом.
Эти лампы работают при напряжении 220В.
Принцип действия люминесцентных ламп низкого давления (ЛЛНД) основан
на дуговом разряде в парах ртути низкого давления.
В зависимости от цветности различают ЛЛ:
ЛД – лампы дневного света (голубое небо без солнца).
ЛХБ – лампы холодного белого света (дневное небо покрытое тонким
слоем белых облаков).
ЛБ – лампы белого света(яркий солнечный день) – наиболее широко
ЛТБ – лампы тепло-белого света (цвет лампы накаливания).
Недостатком люминесцентных ламп является стробоскопический эффект из-
за пульсации светового потока.
Освещенность при комбинированном освещении являются суммой
освещенностей от общего и местного освещения.
Так как в процессе эксплуатации осветительной установки освещенность
рабочих мест снижается вследствие запыления светильников снижения
светового потока ламп нормативную освещенность умножают на коэффициент
запаса Кз=115-17 для ламп накаливания и Кз=13-2 для газоразрядных.
Коэффициент тем выше чем выше запыленность воздуха в помещении.
Выбор системы освещения
Выбор системы освещения основывается на следующих положениях:
- система общего освещения предусмотрена если наибольшая освещенность
создаваемая газоразрядными лампами и лампами ДРЛ до 500 лк наименьшая
- При системе комбинированного освещения рекомендуется принимать
освещенность от светильников общего освещения.
В помещениях где выполняются работы I-IV разряда рекомендуется
применять систему комбинированного освещения в этом случае освещенность
рабочей поверхности светильниками общего освещения должна составлять не
менее 10 % нормируемой.
В производственных условиях рекомендуется применять люминесцентные
лампы или ртутные высокого давления (ДРЛ ДРН). Лампы накаливания
применяют только при невозможности применения первых.
При выборе типа светильников учитываются: условия среды
требований к ограничению ослепительности экономичности эл. установки.
Светильники прямого света – для помещений с темными стенами и
потолком при наличии пыли для освещения открытых пространств для цехов с
не громоздким оборудованием.
Светильники рассеянно-прямого света – для производственных и
вспомогательных помещений со светлой окраской потолка и стен учебных
Светильники отраженного света – при гладких белых потолках чаще в
помещениях общественного назначения.
При системе общего освещения светильники располагаются равномерно
т.е. расстояние между ними в ряду и между рядами одинаково в шахматном
порядке или по сторонам квадрата. При локализованном размещении
светильников положение каждого зависит от расположения оборудования.
Для светильников типа зеркального глубокоизлучателя с лампой ДРЛ
принимается меньшая величина.
От стены до крайнего ряда светильников [pic] если у стены имеются
рабочие поверхности если их нет [pic].
При размещении люминесцентных светильников их располагают рядами
параллельно рядам оборудования.
Требования которым должны отвечать условия создаваемые осветительной
Достаточная яркость рабочей поверхности;
Благоприятное соотношение яркости в поле зрения;
Постоянство освещенности рабочей поверхности.
Нормирование освещенности ведется раздельно для производственных и
вспомогательных помещениях предприятия. По точности работы разделены на 7
разрядов. Компрессорная станция согласно СНиП 11-4-79 относится к 7 разряду
зрительной работы достаточная освещенность составляет 75 лк.
Расчет общего освещения по удельной мощности является упрощенной
формой метода коэффициента использования. Удельная мощность (Втм2)
является важным энергетическим показателем и широко используется для оценки
экономических решений и определения нагрузки.
Удельная мощность определяется по таблице 7-2 [710] и зависит
от типа светильников нормированной освещенности коэффициента
запаса коэффициента j отражения поверхностей помещения значения
расчетной высоты установки светильника площади помещения.
Площадь помещения машинного зала определяется по генеральному плану
компрессорной станции Fм.з = 26.1(18=469 м2.
Удельная мощность для ДРЛ светильников равна = l8 Втм2.
Мощность осветительной нагрузку машинного зала определяется по
Для стандартных ДРЛ светильников коэффициент мощности cosφ=05
следовательно tgφ=173.
Расчет освещения мастерской ведется аналогично расчету освещения
машинного зала. Площадь мастерской по генплану Fм = 12×18=216 м2. Удельная
мощность осветительной установки мастерской по [710] равна =15 Втм2.
Освещение производится люминесцентными лампами.
Мощность осветительной нагрузки мастерской определяется по формуле
Выше был приведен приближенный расчет освещения. Он необходим для
определения расчетных нагрузок и велся по удельной мощности (Втм2).
Метод удельной мощности является упрощенным вариантом метода коэффициента
использования. Метод коэффициента использования в отличии от расчета по
удельной мощности учитывает геометрию помещения конструкцию и конкретное
расположение осветительной установки нормы освещенности для разных видов
помещений вид светильников и характеристики применяемых ламп.
Метод коэффициента использования предназначен для расчета общего
равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных
затеняющих предметов. При расчете этим методом учитывается как прямой так
При расчете по методу коэффициента использования поток ламп в каждом
светильнике необходимый для создания заданной минимальной освещенности
(норма освещенности - Ен) определяется по формуле [7] лм:
где Е =150 - заданная минимальная освещенность (по нормативным документам)
k = 15- коэффициент запаса по табл. 7.2.[7];
S - площадь освещаемой поверхности м2;
Z =1.1-1.15 - отношение средней освещенности к минимальной;
N - число светильников (предварительно намечается до расчета);
=0.62- коэффициент использования светового потока источника доли
По значению Ф выбирается стандартная лампа так чтобы ее поток отличался
от расчетного значения Ф на (-10 - +20)%. При невозможности выбора
источника света с таким приближением корректируется число светильников.
При расчете освещения выполненного люминесцентными лампами чаще
всего намечается число рядов n которое в (2.9) соответствует величине N.
Тогда под Ф следует понимать поток ламп одного ряда.
Если световой поток ламп в каждом светильнике составляет Фном то
число светильников в ряду определяется по формуле:
Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения при
этом возможны следующие случаи:
- Суммарная длина светильников превышает длину помещения.
В этом случае необходимо применить более мощные лампы (у которых поток
на единицу длины больше) или увеличить число рядов можно компоновать
ряды из сдвоенных строенных светильников и так далее.
- Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача
решается установкой непрерывного ряда светильников.
Суммарная длина ряда меньше длины помещения: принимается ряд с
равномерно распределенными вдоль него разрывами между светильниками.
Рекомендуется чтобы расстояние между светильниками в ряду не превышало
h где h – высота подвеса светильника.
При расположении рабочих мест рядом со стенами здания светильники
следует устанавливать на расстоянии l от стены которое принимается равным
Основное требование при выборе расположения светильников заключается в
допустимости их при обслуживании. Кроме того размещение светильников
определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение
расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте λ
= Lh уменьшение ее приводит к удорожанию осветительной установки и
усложнению ее обслуживания а чрезмерное увеличение приводит к возрастанию
Рекомендации по выбору отношения λ приведены в табл.10.4 [7]. Значение
λ принимается по указанной таблице в зависимости от типа источника света и
характера светораспределения светильника.
Входящий в (2.9) коэффициент z характеризует неравномерность освещения
и является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от
расстояния между светильниками (рядами) к расчетной высоте (λ=Lh). При λ
не превышающим рекомендуемых значений принимается z=115 для ламп
накаливания и ДРЛ и z=11 для люминесцентных ламп при расположении
Коэффициент использования светового потока является функцией индекса
помещения i который определяется по формуле:
где Lc- длинна помещения в метрах;
Вс – ширина помещения в метрах.
Освещение машинного зала
Освещение машинного зала размеры которого 306×18×1076; hр=076 м;
hс=0 м выполним лампами типа ДРЛ в светильниках РСП05ГОЗ. Наметим
размещение светильников в машинном зале.
Размещение светильников в плане и в разрезе помещения определяется
следующими размерами: Н - высота помещения hс - расстояние светильников oт
перекрытия hn=H-hc - высота светильника над полом hp - высота расчетной
поверхности над полом h= hn-hc - расчетной высотой L — расстояние между
соседними светильниками или рядами ламп (если по длине и ширине расстояния
различны то они обозначаются соответственно Lа Lв) L - расстояние от
крайних светильников или рядов светильников до стены. Определим расчетную
высоту: h= H-hр-hc h=1076 - 076 - 0=10 м.
Для принятого светильника имеющего глубокую кривую силы света (буква Г
в обозначении светильника) находим значение λc=Lаh=065 (значение λс
принимаем по табл.10.4 [14]); Lа=λc(h=065(10=65м.
При Lа = 65 м в ряду можно разместить четыре светильника тогда
Принимаем число светильников равным трем тогда LB=6 м;
Число светильников в машинном зале N=12. Размещение светильников
показано на рис.2.1.
По табл.5.1 [10] принимаем ρn=07; ρp=03; ρcт=05.
Индекс помещения составит по (2.11)
Из табл.5.1 [10] принимаем =062.
По формуле (2.9) при Ен=150 лк и Кзап=15 [10] находим:
По Ф в табл.2.15 [10] подбираем лампу типа ДРЛ мощностью 400 т со
световым потоком Фном=22000лм (Фном отличается от Ф на 44%).
Суммарная номинальная мощность освещения машинного зала равна:
Освещение мастерской
Освещение мастерской размеры которого Lc×Bc×Hc = 12×18×576; hр=03 м;
hc=05 м выполним лампами типа ЛБ в светильниках ПВЛМ×ДОР. Наметим
размещение светильников в мастерской.
Определим расчетную высоту: h=Н-hс-hр=5-03-05=42 м.
Для принятого светильника имеющего косинусную кривую силы света (буква
Д в обозначении светильника) находим значение λс=Lh=14 (значение λc;
принимаем по табл.10.4 [14]); тогда L=λc(h; L=14(42=588 м.
При L =4 м возможно разместить три ряда со светильниками тогда 2l=12-
По табл.5.1 [10] принимаем ρn=07; ρст=05; ρр=03.
Из табл.5.1 [10] находим =059.
По формуле (2.9) при Ен=300 лк и Кзап=15 [10] находим:
Число светильников в ряду определяется по формуле (2.10).
Принимаем в ряду 6 светильников тогда полное количество светильников
По Ф в [10] подбираем лампу типа ЛБ-80 мощностью 80 Вт со световым
потоком Фном=5220 лм (Фном отличается от Ф на 357%).
Суммарная номинальная мощность освещения мастерской по 2.12 равна:
Аварийное освещение.
На компрессорной как в машзале так и в мастерской должно быть
предусмотрено аварийное освещение имеющее независимый источник питания и
гарантирующее освещенность на рабочих поверхностях при отсутствии рабочего
освещения не менее 5% нормируемой освещенности при системе общего
освещения но не менее 2 лк внутри зданий. В качестве независимого
источника питания аварийного освещения принимаем трансформатор типа ЯТП-
5 22036 который получает питание от КТП 6-04023.
Минимальная освещенность машзала при основном освещении Ен = 150 лк
при аварийном освещении Ен5% = 75 лк. Предварительно намечаем четыре
светильника для аварийного освещения.
Т.к. [pic]лм что составляет 10% от [pic]лм то окончательно принимаем
для аварийного освещения четыре светильника типа РСП05-ГОЗ с лампой ДРЛ-400
Минимальная освещенность машзала при основном освещении Ен = 300 лк
при аварийном освещении Ен5% = 15 лк. Предварительно намечаем семь
светильников для аварийного освещения.
для аварийного освещения семь светильников типа ПВЛМ×ДОР с лампами ЛБ-80
выбор Электрооборудования компрессорной
1. Электрооборудование мастерской
В конструкциях насосных установок имеется множество металлических
деталей которые при эксплуатации подвергаются термическому и механическому
воздействию и как следствие этого процесса они изнашиваются. Для
изготовления простых новых деталей и поддержания старых в нормальном
состоянии а также для плановых и аварийных ремонтов узлов и агрегатов
машин в мастерской устанавливается группа металлообратывающих станков и
сварочных трансформаторов.
Перечень оборудования установленного в мастерской:
два сверлильных станка типа 2Н150. Станок предназначен для
сверления рассверливания зенкования развертывания и подрезания торцов.
привод главного движения: 4А132S4У3: Рн=75 кВт ном=0875; cosφн=
привод насоса охлаждения: 4АА50В2УЗ: Рн=012 кВт; ном =0.63; соsφн=
; Кр=40. Габариты станка (длина × ширина × высота) 1293×875×3090 мм.
Изготовитель - Сгерлитамакский станкостроительный завод им. Ленина.
три токарно-винторезных станка типа 1М63 для выполнения токарных и
винторезных работ по черным и цветным металлам точения конусов
нарезание метрической модульной и питчевой резьб.
привод главного движения: 4А160S4УЗ: Рн=15 кВт; ном=0885; соsφн=
привод быстрого хода каретки: 4А80А4УЗ: Рн=11 кВт; ном=075; соsφн =
привод насоса охлаждения: 4АА50В2УЗ: Рн=012 кВт ном=063; соsφн =
; Кр=4.0. Габариты станка (длина×ширина×высота) 3500×1680×1290 мм масса
один фрезерный станок типа М654 предназначен для обработки
плоскостей на изделиях из стали чугуна и легких сплавов торцовыми
концевыми и фасонными фрезами.
привод главного движения: 4А160S4УЗ: Рн=15 кВт; ном=0885; соsφн =
привод подачи: 4А100L4УЗ: Рн=4 кВт; ном =084; соsφн = 084; Кр=60.
Габариты станка (длина×ширина×высота) 2890×3165×3140 мм. Изготовитель -
Ульяновский завод тяжелых и уникальных станков.
два круглошлифовальных станка типа ЗБ161 предназначенных
для шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей
привод шлифовального круга: 4А132S4УЗ: Рн=75 кВт; ном=0875; соsφн =
привод изделия: 4А71В4УЗ: Рн=075 кВт; ном=072; соsφн = 073; Кр=45.
привод гидропресса: 4А90L6УЗ: Рн=15 кВт ном=075; соsφн = 074;
привод насоса охлаждения: 4АА50В2УЗ: Рн=012 кВт; ном=063; соsφн =
; Кр=40. Габариты станка (длина×ширина×высота) 4100×2100×1560 мм.
Изготовитель - Харьковский станкостроительный завод им. С.В. Косиора.
Обдирочно-шлифовальный станок модели ЗМ-636 предназначен для
обдирки и зачистки литья а также для заточки режущих инструментов.
главный привод: 4А132S4УЗ: РН=75 кВт ном=0875; соsφн = 086;
Кр=75. Габариты станка (длина×ширина×высота) 1275×750×1350 мм
два сварочных трансформатора типа ТСД-2000-2.
Сварочные однопостовые трансформаторы изготовляются для сварки и
наплавки: Sн=162 кВА; ном=09; соsφн = 062.
2. Определение номинальной мощности и типа электродвигателей для
2.1. Определение мощности и типа электродвигателя механизма подъемной
Механизмы подъемной установки предназначены для подъема и спуска груза
оборудования и так далее при наматывании или сматывании каната на барабане
лебедки. Кинематическая схема механизма подъема приведена в приложение 1.
На схеме цифрами обозначены:
- соединительная муфта.
В качестве электропривода механизма подъема преимущественное
распространение получили асинхронные двигатели с фазным ротором и двигатели
При пуске на участке разгона используется многоступенчатый реостат с
числом ступеней не более 5-6.
При торможении в зависимости от величины и знака тормозного усилия
используется двигательный режим при работе двигателя на реостатной
характеристике или электродинамическое торможение с наложением
электромеханического тормоза для окончательной остановки привода (или
торможение противовключением).
Для выбора мощности электропривода воспользуемся техническими данными
- грузоподъемность G =10 кН
- вес грузозахватного устройства Go=3 кН
- скорость подъема и опускания груза V = 0125 мс2;
- диаметр барабана Dб = 041 м;
- ускорение и замедление при работе с грузом а1 = 01 мс2;
- ускорение и замедление при работе без груза ао = 02мс2
- кратность полиспаста
- передаточное число редуктора
- длительность цикла tц = 600 с;
- к.п.д. редуктора типа РМ-500 р= 085;
- к.п.д. полиспаста п = 099;
-. к.п.д. барабана б = 095;
- высота подъема Н = 7м.
Определение продолжительности включения (ПВ)
Время пуска (торможения) двигателя с грузом и без груза [13]:
Средняя скорость передвижения груза (грузозахватного устройства) за
время пуска и торможения [13]:
Путь пройденный грузом (грузозахватным устройством) за время пуска и
Путь приходящийся на движение груза (грузозахватного устройства) при
установившейся скорости [13]:
Время подъема груза (грузозахватного устройства) с установившейся
Время работы с грузом и без груза:
Расчетная продолжительность включения [13]:
Расчет и приведение к валу двигателя моментов сопротивления
Момент статической нагрузки при поднятии грузозахватного устройства с
где пр = р пб=085099095=07994.
Момент статической нагрузки при опускании грузозахватного устройства с
Момент статической нагрузки при опускании грузозахватного устройства
где пр`= 02 при коэффициенте [pic].
Предварительный выбор мощности электродвигателя
Предварительный выбор двигателя производится по статическому
среднеквадратичному (эквивалентному) моменту [13]:
Учтем неизвестную на данном этапе динамическую составляющую
нагрузки с помощью коэффициента запаса Кз (примем Кз=11) [13]:
Требуемая номинальная скорость двигателя [13]:
Определим частоту вращения вала двигателя [13]:
Эквивалентная расчетная мощность электродвигателя [13]:
Пересчитанная на стандартную продолжительность включения (ПВн=40%)
Выбираем асинхронный электродвигатель с фазным ротором типа 4MTF160LB8
[12]. Каталожные данные двигателя:
P2H nн соsφ U1 U2 I1
Уточненный выбор мощности двигателя
Уточненная частота вращения [13]:
Радиус приведения кинематической цепи между двигателем и исполнительным
Суммарный момент инерции для нагруженного и не нагруженного механизма:
Динамические моменты для нагруженного и ненагруженного механизма [13]:
Моменты сопротивления при пуске и торможении с грузом [13]:
Моменты сопротивления при пуске и торможении без груза [13]:
Эквивалентный момент сопротивления при ПВрас [13]:
Эквивалентный момент сопротивления при стандартной продолжительности
включения (ПВ=40%) [13]:
Номинальный момент двигателя
Условия выбора двигателя по нагреву:
Условия выбора двигателя по перегрузочной способности:
Выбранный двигатель проходит по нагреву так как условие Мндв > Мэкв
выполняется. Двигатель также проходит по перегрузочной способности то есть
условие выполняется.
2.3. Определение мощности и типа электродвигателя механизма
Механизм передвижения моста и механизм передвижения тележки
принципиально не отличается то есть кинематические схемы передвижения
механизма передвижения моста
- грузоподъемность G = 100 кН;
- вес крана Gкр = 130 кН;
- скорость передвижения моста V = 1 мс;
- диаметр ходового колеса DK = 04 м;
- диаметр цапф (подшипников) колес d = 0095 м;
- ускорениезамедление а = 02 мс2;
- длительность цикла tц = 180 с;
- к.п.д механизма M = 08;
- путь передвижения тележки L = 26 м;
- длина пролета Lp = 18 м.
Определение продолжительности включения
электродвигателя тележки
Время пуска (торможения) двигателя нагруженного и ненагруженного
механизма передвижения моста [13]:
Средняя скорость механизма передвижения моста за время пуска и
Путь нагруженного механизма передвижения моста при пуске и торможении
Путь ненагруженного механизма передвижения моста при пуске и торможении
Путь нагруженного механизма передвижения моста при установившейся
Путь ненагруженного механизма передвижения моста при установившейся
Время движения нагруженного механизма передвижения моста с
установившейся скоростью [13]:
Время движения ненагруженного механизма передвижения моста с
Расчетная продолжительность включения электродвигателя [13]:
Момент статической нагрузки при движении с грузом [13 19]:
Момент статической нагрузки при движении без груза [1319]:
нагрузки с помощью коэффициента запаса Кз=15 [13]:
Частоту вращения вала двигателя [13]:
Выбираем асинхронный электродвигатель с фазным ротором типа MTF112 - 6
[20] табл. 25.13. Каталожные данные двигателя:
Определение расчетной суммарной электрической нагрузки компрессорной
Первым этапом проектирования системы электроснабжения является
определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок
выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения
определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых
нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения
эксплуатационные расходы надежность работы электрооборудования.
Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок
необходимых для обеспечения потребителей электроэнергией (ПУЭ гл1.2
п1.2.5). Потребителем электроэнергии называют индивидуальное устройство
потребляющее электроэнергию.
При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее
работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии
группа приемников цех или завод в целом) рассматривают в качестве
нагрузок. Расчетный электрической нагрузкой называют постоянную нагрузку
элемента системы электроснабжения эквивалентную по тепловому действию
действительной или ожидаемой нагрузке которая определяется потребляемой
мощностью в каждый момент времени. Различают следующие виды нагрузок:
активную мощность Р реактивную мощность Q полную мощность S и ток I.
В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные
методы определения электрических нагрузок которые подразделяют на основные
и вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:
- установленной мощности и коэффициенту спроса
- средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней
(статистический метод);
- средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;
- средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных
Вторая группа включает в себя методы расчета по:
- удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном
объеме выпуска продукции за определенный период времени;
- удельной нагрузке на единицу производственной площади.
Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью
В данном дипломном проекте для определения расчетных нагрузок будем
пользоваться методом коэффициента спроса. Этот метод позволяет определить
мощность потребителей. В силу неполной загрузки оборудования и не
одновременности его работы расчетная нагрузка всегда меньше присоединенной.
Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать
установленную мощность Рн группы приемников и коэффициенты мощности cosφ и
спроса Кс данной группы определяемые по справочным материалам [5].
Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников
определяют по формулам:
где Кс - коэффициент спроса [5];
PΣ - суммарная мощность группы электроприемников кВт;
где n - количество однотипных электроприемников;
Pн(ПВ=100%) - номинальная мощность электроприемника (ПВ=100%) кВт
Номинальная мощность электроприемников работающих в
повторнократковременном режиме приводится к продолжительности включения
где Рн - номинальная мощность электроприемника кВт
ПВ - продолжительность включения о.е.
2. Определение полной расчетной нагрузки компрессорной станции
оборудования до 1000В
где РΣ = ΣPpас- суммарная активная мощность кВт;
QΣ= ΣQрас - суммарная реактивная мощность кВАр
где tgφ= tg(arcos(cosφ))
где cosφ - коэффициент мощности электроприемника.
Расчет электрической нагрузки
Расчетная нагрузка Рр0 питающей осветительной сети определяется
умножением установленной мощности ламп на коэффициент спроса для
газоразрядных ламп -умноженный на коэффициент КПРА учитывающий потери
мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА):
где Кс=095 - для производственных зданий состоящих из отдельных крупных
Кс=10 - для групповой сети и всех звеньев сети аварийного освещения
для мелких производственных зданий наружного освещения;
КПРА= 11- для ламп типа ДРЛ;
КПРА=135 - для люминесцентных ламп с бесстартерными схемами включения.
Для машинного зала по (4.7):
Для мастерской по (4.7):
Для компрессора по (4.7):
Для привода используется АД типа 4А-450Х-8 Рном=400 кВт количество 8
Для насоса охлаждения по (4.7):
Для привода используется АД типа 4А-80L2У3 Рном=15 кВт количество 16
Все данные занесем в приложение.
3. Суточные графики нагрузок по активной и реактивной
3. Суточные и годовой график нагрузок компрессорной станции
Изменение мощности во времени отображается в виде графика нагрузок.
Различают графики активной и реактивной нагрузок индивидуальных
электроприемников и групповые графики нагрузок.
Годовой график нагрузки - это убывающая последовательность
продолжительностей уровней нагрузок.
Предприятие имеет рабочие и выходные дни графики делятся на рабочие
суточные и выходные суточные.
В выходной день работает вентиляция насосы охлаждения и часть
освещения. Вентиляция работает не на полную мощность. Остаются включенными
три вентилятора в машинном зале: два нагнетающих с калориферами и один
вытяжной. Следовательно вентиляторная нагрузка выходного дня составляет
9% от максимума рабочего дня. Половина насосов охлаждения отключается
другая половина работает для поддержания гидросети в нормальном состоянии.
Освещение в выходные дни составляет 30% от освещения в рабочий день.
Для каждого электроприемника или группы электроприемников строим
суточные графики активной и реактивной мощностей и заносим полученные
данные в таблицу 4.12.
В таблицу заносим данные с учетом табл.4.1 для группы
электроприемников. Так как суточный график задан в процентах то необходимо
привести к именованным единицам для дальнейшего расчета.
где РраскВт - суммарная расчетная нагрузка для группы электроприемников
кВт (см. п.4. табл.4.1);
Р% - количество потребляемой мощности на данный час.
Аналогично определяется и для реактивной мощности. Все полученные
суточные графики изображены на рисунках: рис.4.1 - рис.4.7 Приложение
полученные данные занесем в таблицы: табл.4.2 - табл.4.8 Приложение.
По суточным графикам для групп электроприемников формируем суточный
график нагрузки всей компрессорной станции.
ΣPj - сумма активных мощностей электроприемников выше 1000 В кВт;
ΣQj - сумма реактивных мощностей электроприемников выше 1000 В кВАр;
Крн - коэффициент разновременности максимума (Кн = 10);
ΔРТ - активные потери мощности в трансформаторе КТП;
ΔQT- реактивные потери мощности в трансформаторе КТП;
где SнТ - номинальная мощность трансформатора кВА;
ΔРкз- потери короткого замыкания кВт;
ΔРхх - потери холостого хода кВт;
Uкз% - напряжение короткого замыкания
Iхх% - ток холостого хода %.
Коэффициент загрузки трансформатора рассчитывается по следующей формуле
где Sрас= 206851 кВт из табл. 4.1.
n – количество трансформаторов
Чтобы определить потери мощности в трансформаторе КТП необходимо
выбрать предварительно трансформатор чтобы он удовлетворял
следующим условиям: для потребителей I-II категории коэффициент
загрузки трансформаторов в нормальном режиме должен быть в пределах 065 –
5; в послеаварийном режиме он не должен превышать 15. Используя данные
табл.4.1 предварительно выбираем трансформатор ТМЗ-1606.
Данный трансформатор удовлетворяет всем условиям. Потери мощности
определяем для каждого часа его работы то есть все 24 часа.
В нормальном режиме роботы
В послеаварийном режиме:
Нормальный режим [pic]
Послеаварийный режим [pic].
Данный трансформатор удовлетворяет условиям проверки.
Все полученные данные сведем в таблицу табл.4.9 Приложение.
Далее определяем мощность компенсирующих устройств которые необходимо
установить у потребителя и полную мощность компрессорной станции
приведенную к шинам ППЭ [521].
Определяем экономически целесообразную мощность.
При реальном проектировании энергосистема задает экономическую (близкую
к оптимальной) величину реактивной мощности Qэ03РΣм в часы максимальных
(активных) нагрузок системы передаваемой в сеть потребителя.
Qэ - реактивная мощность задаваемая системой определяется
по нормативному коэффициенту мощности tgφэк=03 тогда
РΣм берем из табл. 4.1 Приложение.
По этой величине исходя из баланса реактивных нагрузок на шинах (6-10
кВ) пункта приема электроэнергии (ППЭ) определяется величина
компенсирующих устройств.
Определим мощность компенсирующих устройств [21]:
В тех случаях когда величина QКУ получается менее 300 кВАр равна нулю
или принимает отрицательное значение то компенсирующих устройств не
требуется. Так как QKУ > 0 то требуется установка компенсирующих
Так как основные потребители электроэнергии (компрессорные машины)
питаются от шин ПГВ (подстанция глубокого ввода) то необходима установка
высоковольтных компенсирующих устройств. Намечаем для установки четыре БСК
(батарея статических конденсаторов) на напряжение 63кВ типа УКЛ-63-300УЗ
Каталожные данные: U = 63 кВ; Q = 300 кВАр; масса 600 кг габариты
Повторно пересчитаем мощность компенсирующих устройств [21]:
Полная мощность предприятия с учётом компенсации реактивной мощности
приведённая к шинам ППЭ определяется по формуле [21]:
Построение годового графика
В выходной день нагрузка все 24 часа составляет 1% от Рmax=PΣм=3197979
кВт и равна 398 кВт. В году 251 рабочий день и 114 выходных. Данные для
построения годового графика нагрузки сведем в таблицу 4.11.
По данным таблицы 4.11 определим время максимального использования
нагрузки. Где Тmax - это время в течение которого потребитель работая с
максимальной мощностью потребляет такое же количество энергии что и по
По формуле (4.16) находим время максимального использования:
Для сравнения определим расчетную нагрузку компрессорной станции
методом математической статистики. По этому методу расчетную нагрузку
группы электроприемников определяют двумя показателями: средней нагрузкой
Рср и среднеквадратическим отклонением ср.кв из уравнения [5]:
где - принятая кратность меры рассеяния.
При выборе параметров токоведущих частей без учета теплового износа
изоляции принимается расчетное значение р=25 то есть расчетная нагрузка
в этом случае равна:
Средняя нагрузка определяется по формуле:
Среднеквадратичная нагрузка определяется по выражению:
Среднеквадратичное отклонение для группового графика нагрузок
определяется по формуле:
Расчетная нагрузка по формуле 4.15:
Значение расчетной нагрузки по методу математической статистики
получилось больше чем по методу коэффициента спроса поэтому в дальнейших
расчетах будем использовать значение расчетной нагрузки определенное по
методу коэффициента спроса.
Суточный график нагрузок компрессорной станции представлен на рис.4.9
(табл. 4.10 Приложение). По суточному графику нагрузок определяем значения
Рср и Рср.кв. При расчете нагрузок методом математической статистики в
качестве максимальной (100% - ной) нагрузки принимаем сумму номинальных
мощностей всех электроприемников компрессорной станции (см. табл.4. 12).
Номинальная мощность приемников компрессорной станции
Часы Р% Р кВт Часы Р% Р кВт
Система внешнего электроснабжения включает в себя схему
электроснабжения и источники питания предприятия. Основными источниками
питания электроэнергией промышленных предприятий являются электрические
станции и сети районных энергосистем. При наличии особых групп потребителей
электроэнергии а также в случае значительной удаленности или недостаточной
мощности основного источника питания сооружают собственную электростанцию
1. Выбор типа пункта приема электроэнергии
Система электроснабжения любого промышленного предприятия может быть
разделена условно на две подсистемы то есть питания и распределения
энергии внутри компрессорной.
В систему питания входят питающие линии электропередачи (ЛЭП) и пункт
приема электроэнергии (ППЭ) состоящий из устройства высшего напряжения
(УВН) силовых трансформаторов и распределительного устройства низшего
ППЭ называется электроустановка служащая для приема электроэнергии от
источника питания (ИП) и распределяющая ее между электроприемниками
предприятия непосредственно или с помощью других электроустановок. Число и
тип ППЭ зависят от мощности потребляемой предприятием и от характера
размещения электрических нагрузок на его территории.
В данном дипломном проекте при близости ИП к потребителям
электроэнергии (4 км) с суммарной потребляемой мощностью в пределах
пропускной способности линий 6 кВ электроэнергия подводится к РП которые
служат для приема и распределения электроэнергия без ее преобразования или
трансформации. От РП электроэнергия распределяется по цеховым ТП 604 кВ и
подводится также к высоковольтным электроприемникам 6 кВ (электродвигателям
компрессоров). В этих случаях напряжения питающей и распределительных сетей
Т.к. компрессорная потребляет значительную мощность то прием
электроэнергии производится на подстанции глубокого ввода (ПГВ).
ПГВ называется подстанция с первичным напряжением 35 кВ выполненная
как правило по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении
получающая питание непосредственно от энергосистемы данного предприятия и
предназначенная для питания отдельного объекта предприятия.
В качестве ППЭ выбираем ПГВ.
2. Выбор трансформаторов ППЭ
Выбор трансформаторов ППЭ производится согласно ГОСТ 14209-85 то есть
по расчетному максимуму нагрузки SΣм. По компрессорной станции намечаются
два стандартных трансформатора (первичное напряжение 35 кВ вторичное 6
Намеченные трансформаторы проверяются на эксплуатационную
(систематическую) и послеаварийную перегрузки
Трансформаторы ПГВ могут иметь мощности 4-80 МВА и всегда принимаются с
регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).
Определим среднеквадратичную полную мощность по суточному графику
нагрузки компрессорной станции (рис.4.8 Приложение) по одной из следующих
Полная среднеквадратичная мощность по (4.8):
Предварительно выбираем трансформатор типа ТМН-4000.
Так как Sср.кв= (3171866 кВА) 2Sном.т (8000 кВА) то проверки на
эксплуатационную перегрузку не требуется.
Проверка по послеаварийному режиму.
Определим начальную нагрузку К1 эквивалентного графика из выражения
где Si - полные мощности (из графика нагрузок) при которых трансформатор
ti - интервалы времени в которые трансформатор недогружен.
По выражению (5.1) определим начальную нагрузку К1 эквивалентного
Определим предварительное значение нагрузки К2` эквивалентного графика
нагрузки из выражения [14]:
где Si' - полные мощности (из графика нагрузок) при которых трансформатор
перегружен то есть Si` > SHOM.T
hi - интервалы времени в которые трансформатор перегружен.
По выражению (5.2) определим предварительное значение нагрузки К2`
эквивалентного графика:
Сравним предварительное значение К2` с Кmах исходного графика если К2'
≥ 09Кma если К2' 09 Кmax то принимаем
Для перегрузки tн=16 часов (по графику нагрузок) К1=001039 системы
охлаждения трансформатора «Д» и среднегодовой температуры региона +84°С
(для Омска) К2доп=14 [2].
В данном случае К2К2доп. Таким образом трансформаторы типа
ТМН-4000 удовлетворяют условиям выбора.
3. Выбор устройства высшего напряжения ПГВ
и рационального напряжения
При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с
надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования как
характер размещения нагрузок на территории предприятии потребляемую
мощность наличие собственного источника питания.
Для предприятий средней и большой мощности получающих питание от
районных сетей 35 110 220 и 330 кВ широко применяют схему глубокого
ввода. Такая схема характеризуется максимально возможным приближением
высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным
количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.
Линии глубоких вводов проходят по территории предприятия и имеют
ответвления к нескольким подстанциям глубоких вводов (ПГВ) расположенных
близко от питаемых ими нагрузок.
В данном дипломном проекте при расстоянии от энергосистемы до ПГВ
равном 4 км применяются следующие схемы:
- схема глухого присоединения линии к трансформатору через
разъединитель является более дешевой по сравнению с предыдущей при малых
расстояниях. Отключающий импульс в данной схеме подается по контрольному
кабелю на головной выключатель;
- схема с выключателем на стороне высокого напряжения ПГВ.
Окончательный вариант выберем на основании технико-экономического
Для оценки вариантов и проведения ТЭР необходимо определить
Рациональное напряжение определяется по выражению:
где L - длина ЛЭП км;
SΣ - мощность отдаваемая системой с учетом потерь в трансформаторе
00 1000 500 – коэффициенты пересчета [5].
По формуле (5.3) найдем рациональное напряжение:
так как Uрац=3383 кВ 35 кВ = Uном.Т то ТЭР не производится.
Окончательно принимаем вариант с выключателем на стороне высокого
4. Выбор сечения воздушной линии электропередачи на 35 кВ
ВЛЭП выше 1 кВ – называется устройство для передачи энергии по
проводам расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью
изоляторов и арматуры к опорам или к кронштейнам и стойкам на инженерных
сооружениях (ПУЭ 2.5.2).
Нормальным режимом ВЛ выше 1 кВ называют состояние ВЛ при необорванных
проводах и тросах. Аварийным режимом ВЛ выше 1 кВ называют состояние ВЛ при
оборванном одном или нескольких проводах и тросах.
В данном дипломном проекте питающая ВЛЭП напряжением на 35 кВ
двухцепная выполняется на концевых и промежуточных железобетонных опорах.
По условию механической прочности на ВЛЭП 35 кВ применяют многопроволочные
провода марки АС с рекомендуемым минимальным сечением не менее 25 мм2 (ПУЭ
3.28). Сечение проводов и кабелей выбирают в зависимости от ряда
технических и экономических факторов:
нагрев от длительного выделения тепла рабочим током;
нагрев от кратковременного выделения тепла током КЗ ;
потери напряжения в жилах проводов ВЛЭП от проходящего в них тока в
нормальном и аварийном режимах.
механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке
(масса гололед ветер);
каронирование зависит от применяемого напряжения сечение провода и
Расчетный ток нагрузки ЛЭП в нормальном режиме.
Максимальный ток нагрузки ЛЭП в послеаварийном режиме:
Принимаем сталеалюминевый провод сечением 1018 мм2 с допустимым током
Iдоп=84 А. Проверка по экономической плотности тока – это выбор
экономически целесообразного сечения по ПУЭ в зависимости от материала
провода и числа часов использования максимума нагрузки:
где jэк=11 - экономическая плотность тока для сталеалюминевых проводов
при 3000 Тмах5000 часов Амм2 (табл.1.3.36) [4].
Принимаем сталеалюминевый провод сечением 508 мм2 с допустимым током
Определим потерю напряжения в ВЛЭП:
где PQ - активная и реактивная мощности передаваемые по проводам ВЛЭП в
МВт и МВАр соответственно;
r х - активное и реактивное (индуктивное) сопротивления ВЛЭП Ом;
Uном - номинальное напряжение кВ:
n - количество цепей ВЛЭП.
где хо r0 - удельные активное и индуктивное сопротивления Омкм табл.2.47
Потери напряжения в ВЛЭП в нормальном режиме:
Потери напряжения в ВЛЭП в послеаварийном режиме:
Таким образом провода удовлетворяют всем условиям выбора и проверки.
Окончательно принимаем провод марки АС - 508 с Iдоп=210 А.
Выбор системы распределения электроэнергии
1. Выбор рационального напряжения распределения электроэнергии для
напряжений 1000 до и выше 1000 В
Рациональное напряжение Uрац предприятия определяется на основании ТЭР
и для вновь проектируемых предприятий в основном зависит от наличия и
значения мощности ЭП напряжением 6 кВ 10 кВ наличие собственной ТЭЦ и
величины ее генераторного напряжения а также Uрац системы питания.
ТЭР не производится в следующих случаях:
- если мощность ЭП 6 кВ составляет от суммарной мощности предприятия
более 40 % то Uрац распределения принимается равным 6 кВ.
Таким образом Uрац распределения принимаем равным 6 кВ.
В данном дипломном проекте нет необходимости проводить ТЭР так как мы
уже определились с напряжением ЭП (см. гл.3).
2. Выбор числа и мощности трансформаторов КТП
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) поставляются с завода
собранными или узлами подготовленными для сборки. КТП изготавливают для
внутренней (КТПВ) и наружной (КТПН) установок они могут быть закрытыми и
открытыми. В КТПВ и закрытых КТПН у которых все электрооборудование и
открытые токоведущие части находятся внутри корпуса предусматривается
установка 1-2 трансформаторов мощностью не более 1 МВА.
В КПТВ подключение производится только кабельными линиями в КТПН –
кабельными и воздушными. В КПТВ применяются сухие трансформаторы с
изоляционной негорючей жидкостью и масленые с баками повышенной прочности.
КПТВ состоит из трех основных:
- вводного устройства U=6 кВ (ВВ-2);
- силового трансформатора типа ТМЗ;
- распределительного устройства (РУ) U=04 кВ.
Так как компрессорная станция содержит потребители второй и третей
категорий то намечаем для установки два цеховых трансформатора. Выбор
трансформаторов КТП необходимо делать согласно ГОСТ 14209-85 в следующей
последовательности [21 22]:
- необходимо посчитать суточный график рабочего дня для компрессорной
- наметить мощность и тип трансформатора;
- определить среднеквадратичную мощность Sср.кв по суточному
если Sср.кв Si то проверка на эксплуатационную перегрузку не
- определяем по суточному графику эквивалентную мощность недогрузки и
перегрузки трансформатора:
где Si - выбрана по реальному графику нагрузки в зоне недогрузки или
перегрузки трансформатора;
ti – время недогрузки или перегрузки трансформатора.
- Определяем коэффициенты К1 и К2:
по суточному графику определяется время перегрузки tпер и по [2] для
соответствующей системы охлаждения (в данном случае «Д») и
среднегодовой температуры региона (для Омска +84°С) определяется
K2доп. Сравним К2 и K2доп и сделаем вывод.
Согласно п.4.2. намечаем для установки в КТП трансформаторы типа ТМЗ-
По (6.3) определим эквивалентную мощность недогрузки и перегрузки
По (6.4) определим К1 и К2:
По [2] находим К2доп=14 так как К2К2доп то трансформатор прошел по
Каталожные данные трансформатора ТМЗ-1606
Sном UВНUНН ΔРхх ΔРкз Uкз % Iхх %
3. Выбор способа канализации электроэнергии на напряжение выше 1000 В
В промышленных распределительных электрических сетях выше 1000 В в
качестве основных способов канализации электроэнергии на напряжение выше
00 В применяют кабельные ЛЭП и токопроводы (6-10) кВ.
При незначительных передаваемых мощностях как правило применяют
кабельные ЛЭП. Если передаваемая в одном направлении мощность при
напряжении 6 кВ более (15 20) МВА а при напряжении 10 кВ - более
(25 30) МВА то без проведения ТЭР принимают токопроводы. При
значительных мощностях передаваемых в одном направлении но менее
вышеуказанных способ канализации электроэнергии выбирается на основании
Распределение энергии на территории предприятия осуществляется
кабельными линиями электропередач (КЛЭП). Выбор сечения КЛЭП производится в
соответствии с требованиями ПУЭ с учетом нормальных и после аварийных
режимов работы электрической сети и перегрузочной способности кабелей
различной конструкции.
Допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля в нормальном режиме
определяется по выражению:
где К2 = 092 - поправочный коэффициент на количество работающих кабелей
лежащих рядом в земле.
Iт- допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля по ПУЭ для разных марок
Допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля в послеаварийном режиме
где КЗ = 125 - коэффициент допустимой послеаварийной перегрузки [4].
Расчетный ток находится по следующему выражению:
где n - число ЛЭП работающие в нормальном режиме;
Uном - номинальное напряжение кВ.
Расчетная мощность находится по следующему выражению:
Для прокладки кабеля от ПГВ до двигателя компрессора:
По экономической плотности тока:
Выбираем кабель ААШв-3×35. предельно допустимый ток Iдоп=85 А [2]
Для прокладки кабеля от ПГВ до КТП:
Выбираем кабель ААШв-3×10 предельно допустимый ток Iдоп=42 А [2]
Результаты расчетов сведены в таблицу 6.1 Приложение.
4. Выбор числа силовых пунктов и мест их расположения
Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей
трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В
применяют силовые распределительные шкафы и пункты.
Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготовляют шкафы
серии СП-62 и ШРС1-20УЗ защищенного исполнения а для пыльных и влажных -
шкафы серии СПУ-62 и ШРС1-50УЗ закрытого исполнения. Шкафы имеют на вводе
рубильник а на выводах - предохранители типа ПН2 или НПН2. Номинальные
токи шкафов СП-62 и ШРС1-20УЗ составляют 250 и 400А шкафов СПУ-62 и ШРС1-
Наряду с указанными силовыми шкафами применяют распределительные пункты
серии ПР-9000 с использованием автоматических выключателей. Их в основном
применяют при автоматизации управления при частых аварийных отключениях. В
остальных случаях рекомендуется применять силовые шкафы с плавкими
Силовые пункты и шкафы выбираются с учетом условий воздуха рабочей
зоны числа подключаемых приемников электроэнергии к силовому пункту и их
расчетной нагрузки (Расчетный ток группы приемников подключаемых к
силовому пункту должен быть не больше номинального тока пункта).
Потребителями электроэнергии в машинном зале компрессорной станции
являются насосы охлаждения мостовой кран вентиляторы и калориферы
установленные в машинном а также освещение машинного зала. Все приемники
электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В
промышленной частоты по надежности электроснабжения относятся ко II
Микроклимат на участке нормальный то есть температура не превышает
+30°С отсутствует технологическая пыль газы и пары способные нарушить
нормальную работу оборудования.
Учитывая расположение приемников электроэнергии на плане можно
выделить два узла потребителей: первый узел включает в себя 8 насосов
охлаждения калориферы вентиляторы диспетчерская; второй - 8 насосов
охлаждения освещение мостовой кран калориферы вентиляторы.
Для распределения электроэнергии по отдельным электроприемникам
устанавливают два силовых пункта СП-1 и СП-2 типов ШРС1-УЗ на восемь
Расчетные токи линий питающих отдельные электроприемники определяем
как сумму номинальных токов двигателей установленных на электроприемнике
а линий питающих СП - по расчетной мощности:
Uн - номинальное напряжение кВ;
- КПД электроприемника;
cosφ - коэффициент мощности электроприемника.
Пусковой ток для группы ЭП определяется по формулам:
где Кп - кратность пускового тока;
Iн - номинальный ток ЭП А.
Ток плавкой вставки для группы ЭП определяется по следующему
Ток плавкой вставки для одного ЭП определяется по следующему выражению:
где IПВС - ток плавкой вставки А;
К0 = 1 - коэффициент одновременности;
ΣIp - суммарный расчетный ток ЭП (в сумму не входит расчетный ток
ЭП имеющего наибольший пусковой ток) А;
α = 25 - коэффициент перегрузки при легких пусках.
Для мостового крана:
Все расчеты сведем в табл.6.2.
КоличествНаименРн Iн Iпуск Iвст.рас
Насос охлаждения 15 085 081 331 18 3×2
Вентилятор 4 089 0865 789 18 3×2
Калорифер 2 1 089 3039 18 3×2
Освещение 5016 05 062 2359 28 4×2
Мостовой кран (5987) 0721 - (848) 18 3×2+1×25
Диспетчерская 20 08 - 3798 40 3×8
СП1 (4836) 0923 - (10358) 130 3×50+1×10
СП2 (3603) 0691 - (547) 60 3×16+1×4
Потребителями электроэнергии в мастерской компрессорной станции
являются станки сварочные трансформаторы вентиляторы и калорифер
установленные в мастерской а также освещение мастерской. Все приемники
электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение
0 В промышленной частоты по надежности электроснабжения
относятся к III категории.
выделить четыре узла потребителей: первый узел включает в себя фрезерный
станок два сверлильных станка два круглошлифовальных станка; второй - три
токарно-винторезных станка обдирочно-шлифовальный станок; третий -
вентиляторы и калорифер мастерской освещение; четвертый - два сварочных
устанавливают четыре силовых пункта СП-3 СП-4 СП-5 и СП-6 типов ШРС1-УЗ
на пять отходящих линий.
а линий питающих СП - по расчетной мощности.
Произведем расчет для СП-3 используя формулы (6.7 - 6.11). Все расчеты
Наименование Рн Iн Iпуск Iвст.раIПВС Тип предохранителя
оборудование кВт А А с А
СП3 Фрезерный 15 292620484 20539 250 ПН-2-250
СП3 Сверлильный 75 151411357 11359 120 ПН-2-250
СП3 круглошлифоваль75 151411357 114 120 ПН-2-250
Определим расчетный ток линии питающей СП-3.
Окончательно выбираем шкаф типа ШРС1-26УЗ с каталожными данными [14]:
- номинальный ток шкафа 400А;
число отходящих линий и токи предохранителей 5×250 А;
- размеры (высота ширина глубина) 1600×700×580 мм.
Произведем расчет для СП-4 используя формулы (6.7 - 6.11) все расчеты
Наименование Рн Iн Iпуск Iвст.раIПВС Тип предохранителя
СП4 Токарно-винторе15 2926 20484 20504 250 ПН-2-250
СП4 Обдирочно-шлифо75 1514 11357 11357 120 ПН-2-250
Расчетный ток линии питающей СП-4:
- число отходящих линий и токи предохранителей 5×250А;
- размеры (высота ширина глубина) 1600×700×580мм. Произведем расчет
для СП-4 используя формулы (6.7 - 6.11). Все расчеты сведем в табл.6.7.
СП-5 Вентиляция 15 3310 21516 8606 100 НПН-60
СП-5 Калорифер L20 3039 3039 3039 60 НПН-60
СП-5 Освещение 28885097 5097 5097 60 НПН-60
Определим расчетный ток линии питающей СП-5.
Окончательно выбираем шкаф типа ШРС1-20УЗ с каталожными данными [14]:
- номинальный ток шкафа 250А;
- число отходящих линий и токи предохранителей 5×60 А;
- размеры (высота ширина глубина) 1600×500×380 мм.
Произведем расчет для СП-6 используя формулы (6.7 - 6.11). Все расчеты
ТаблицНаименование Рн Iн Iпуск Iвст.раIПВС Тип
а 6.7 оборудование кВт А А с А предохранителя
СП-6 Сварочный тр. 100.4 190.654190.654190.6542000 ПН2-250
Определим расчетный ток линии питающей СП-6.
номинальный ток шкафа 400А;
размеры (высота ширина глубина) 1600×700×580 мм.
Распределительную сеть выполняем проводом марки АПВ (алюминиевые
жилы поливинилхлоридная изоляция). Для питания силовых пунктов выбираем
ПВГ (алюминиевые жилы изоляция из полиэтилена оболочка из
поливинилхлоридного пластика). Провода и кабели прокладываются в газовых
трубах. Сечения проводов и жил кабелей приводим в табл.6.10.
Наименование Рн кВт cosφ Iн А Iдоп S
оборудования (Sp кВА) (Ip A) А мм2
Сверлильный 762 086 0875 153497 18 3×2
Токарно-винторезн1622 088 0875 30318 3 3×6
Фрезерный 190 088 0885 378762 40 3×10
Круглошлифовальны987 086 0875 184868 19 3×25
Обдирочно-шлифова75 086 0875 15143 18 3×2
Вентиляция 15 085 081 331 18 3×2
Калорифер 20 10 089 3039 18 3×2
Сварочный тр-р 1004 062 09 190654 200 3×120+1×35
Освещение 3888 09 062 5907 15 4×2
СП-3 и 4 и 5 (31848) 06122- (48394) 60 3×16+1×4
СП-4 и 5 (21718) 08954- (33) 32 3×6+1×25
СП-5 (11418) 09208- (17348) 19 3×25+1×25
СП-6 (10039) 062 - (152523)165 3×70+1×35
1. Основные допущения
Основной причиной нарушения нормального режима работы системы
электроснабжения является возникновение КЗ в сети или элементах
электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных
действий обслуживающего персонала. Для снижении ущерба обусловленного
выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ а также для
быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения
(СЭС) необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать
электрооборудование защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.
При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в
фазах СЭС или электроустановок по сравнению с их значением в
нормальном режиме работы. В свою очередь это вызывает снижение напряжений
в системе которое особенно велико вблизи места КЗ.
В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трехфазные двухфазные
однофазные и двойное замыкание на землю.
Трехфазные КЗ являются симметричными так как в этом случае все фазы
находятся в одинаковых условиях. Все остальные виды КЗ являются
несимметричными поскольку при каждом из них фазы находятся не в одинаковых
условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.
Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров
электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ. Однако для выбора или
проверки уставок релейной зашиты и автоматики требуется определение и
несимметричных токов КЗ.
Для решения большинства практических задач вводят допущения:
- не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания
входящих в расчетную схему;
- трехфазная сеть принимается симметричной;
- не учитываются токи нагрузки;
- не учитываются емкости а следовательно и емкостные токи в
воздушной и кабельной сетях;
- не учитывается насыщение магнитных систем что позволяет считать
постоянными и независящими от тока индуктивные сопротивления во всех
элементах короткозамкнутой цепи;
- не учитываются токи намагничивания трансформаторов.
В зависимости от назначения расчета токов КЗ выбирают расчетную схему
сети определяют вид КЗ местоположение точек КЗ на схеме и сопротивления
элементов схемы замещения.
2. Расчёт токов короткого замыкания в установках
напряжением выше 1000В
Расчёт токов КЗ в установках напряжением выше 1 кВ имеет ряд
особенностей по сравнению с расчётом токов КЗ в установках напряжением до 1
кВ. Эти особенности заключается в следующем:
) U активные сопротивления элементов системы электроснабжения при
определении тока КЗ не учитывают если выполняется условие:
где RΣ ХΣ - суммарные активные и реактивные сопротивления
элементов системы электроснабжения до точки КЗ;
) при определении токов КЗ учитывают подпитку от присоединенных к
данной сети синхронных компенсаторов синхронных и асинхронных
электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не
учитывается при мощности электродвигателей до 100 кВт [4].
Расчёт токов КЗ будем вести в относительных единицах. При этом все
величины сравнивают с базисными в качестве которых принимают базисную
мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимаем
мощность энергосистемы то есть Sб=1500 MBA а сопротивление системы Х=03.
В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени
на которой имеет место КЗ. Сопротивление элементов системы электроснабжения
приводятся к базисным условиям.
Электрическая схема и схема замещения для расчетов токов КЗ приведены
на рис.7.1. Базисное напряжение: Uб=37 кВ.
Базисное напряжение: Uб=63 кВ.
00:√3·63 = 10977 кА.
Сопротивление системы приведенное к базисным условиям:
Хс.б = 07·(1200:1200) = 07о.е.
Х л =0403 ·4·(1200:352) = 1577 о.е; R л =11759 ·4·(1200 ·352)
Сопротивление трансформатора ТМН - 400035:
ХТ = (75:100) · (1200:4)=225 о.е.
Полное сопротивление схемы замещения до точки К-1 (рис.7.1):
Z (К-1)Σ = √(07+1577)2 +4612 = 514 о.е.
Начальное значение периодической составляющей тока К.З. в точке К-1:
I ПО(К-1) = (1:514) ·1872 = 364 кА.
Для выбора и проверки электрооборудования по условиям
электродинамической стойкости необходимо знать наибольшее возможное
мгновенное значения тока КЗ которое называют ударным током и определяют по
где Kу -ударный коэффициент зависящий от постоянной времени Та
принимаем по [5] Ку = 18.
Ударный ток К.З. в точке К-1 по формуле:
i уд = √2 ·18 ·364 = 924 кА
Полное сопротивление схемы замещения до точки К-2 (рис.7.1):
Z(К-2)Σ = √(07+1577+225)2 + 4612 = 2527 о.е.
Начальное значение периодической составляющей тока К.З. в точке К-2:
I ПО(К-2) = (1:2527) ·10977 = 4061 кА.
Определим ток подпитки от асинхронных двигателей.
Х АД = 02 ·[1200 :(0519 ·8)] = 5718 о.е.
I ПО(АД) = (09:578) ·10977 = 1709 кА.
Суммарное начальное значение периодической составляющей тока К.З. в
I ПО(К-2)Σ = 4061+1709 = 577 кА.
Ударный ток К.З. в точке К-2 по формуле:
iуд(К-2) = √2 ·(13 ·4061+156 · 1709) = 7945 кА
где Ку1 Ку2 - ударные коэффициенты ТКЗ (табл.2.40) [5].
Действующее значение периодической составляющей тока К.З. от источника
электроснабжения (системы) к моменту времени размыкания силовых контактов
выключателя принимается равным начальному значению периодической
Результаты расчёта токов КЗ в точках К-1 К-2 К-3 сведены в табл.
3. Расчёт токов короткого замыкания в установках
напряжением до 1000В
Для установок напряжением до 1000В при расчётах токов КЗ считают что
мощность питающей системы не ограничена и напряжение на стороне высшего
напряжения цехового трансформатора является неизменным.
Расчёт токов КЗ на напряжение до 1000В выполняют в именованных
единицах с учетом активных и индуктивных сопротивлений цепи.
Tax как предполагается дальнейшее развитие энергосистемы необходимо
чтобы все выбранные аппараты при этом соответствовали своему назначению
расчёт токов КЗ выполняется без учета сопротивления системы до цехового
Участок сети от шин системы 35кВ до трансформатора ТМЗ-1606 принимаем
системой бесконечной мощности (Sc = Хс = 0).
Сопротивления трансформатора ТМЗ - 1606:
RТ = 166 мОм; Хт=417 мОм из табл.2.50[5].
Сопротивления трансформатора тока
RТТ=011 мОм; Хтт=017 мОм из табл. 2.49[5].
Сопротивления шинопровода при длине 10 м на ток 400 А:
RШ=15 мОм ХШ=17 мОм из табл.2.48[5].
Сопротивления автоматического выключателя на ток 400 А:
Rавт=065 мОм; Хавт=017 мОм из табл.2.50[5].
Сопротивление дуги: Rдуг= 15 мОм.
Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К-3:
Начальное значение периодической составляющей тока К.З. в точке К-3:
Ударный ток К.З в точке К-3 :
Результаты расчёта тока КЗ в точке К-3 сведены в табл. 7.1.
Результаты расчетов токов КЗ
Точка К.З. Uн кВ IПО кА iуд кА
Целью выбора электрической аппаратуры является обеспечение
электроустановок надежностью в работе и безопасностью в обслуживании.
Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условиям
длительного режима работы и проверяются по условиям коротких замыканий.
При этом для всех аппаратов производится:
- выбор по напряжению;
- выбор по нагреву при длительных токах;
- проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не
проверяются аппараты и проводники защищённые плавкими
предохранителями с номинальным током до 60 А включительно);
- проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не
проверяются аппараты и проводники защищенные плавкими
- выбор по форме исполнения (для наружной или внутренней
2. Выбор электрооборудования на стороне 35кВ
Максимальный расчетный ток:
Предварительно выбираем выключатель типа ВМКЭ-35Б-161000У1.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.1.
Условия выбора Номинальные параметры Расчетные параметры
Uн≥Uуст Uн=35 кВ Uуст=35 кВ
Iн≥Iм.рас Iн=1000 А Iм.рас=55075 А
Iн.откл≥I``ПО Iн.откл=16 кА I``ПО =364 кА
iдин≥iуд iдин=45 кА iуд=924 кА
(Iн.откл)2tT≥Bк (Iн.откл)2tT=16524=1089 Bк=I``ПО2(tрз+tсв+Та)=
кА2с 3642(15+005+005)=2119
Окончательно выбираем выключатель типа ВМКЭ-35Б-161000У1.
Предварительно выбираем разъединитель типа РНДЗ-351000У1.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.2.
Iн.откл≥I``ПО Iн.откл=25 кА I``ПО =364 кА
iдин≥iуд iдин=64 кА iуд=924 кА
(Iн.откл)2tT≥Bк (Iн.откл)2tT=2524=2500 кА2сBк=I``ПО2(tрз+tсв+Та)=
Окончательно выбираем разъединитель типа РНДЗ-351000У 1.
Выбор электрооборудования на стороне 63кВ
Выбор ячеек и выключателей РУНН на ППЭ.
Выбираем ячейки KM-1: Uн=6 кВ Iн=630 А Iн.откл=20 кА iдин=51 кА.
Ячейки комплектуются колонковыми выключателями типа ВК-6-630-20У2.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.3.
Uн≥Uуст Uн=6 кВ Uуст=6 кВ
Iн≥Iм.рас Iн=630 А Iм.рас=359 А
Iн.откл≥I``ПО Iн.откл=20 кА I``ПО =4061 кА
iдин≥iуд iдин=52 кА iуд=7945кА
(Iн.откл)2tT≥Bк (Iн.откл)2tT=2024=1600 кА2сBк=I``ПО2(tрз+tсв+Та)=
Окончательно выбираем колонковый выключатель типа ВК-6-630-20У2.
Необходимо выбрать выключатели на отходящих линиях (от ПГВ к БСК и
КТП) Максимальный расчетный ток:
Предварительно выбираем колонковый выключатель типа ВК-6-630-20У2.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.4.
Iн≥Iм.рас Iн=630 А Iм.расБСК=433 А
iдин≥iуд iдин=52 кА iуд= 7945кА
Окончательно выбираем колонковые выключатели типа ВК-6-630-20У2.
Проверка КЛЭП по термической стойкости к токам КЗ
Проверка по термической стойкости к токам К.З производится по
следующему выражению:
F Tmin = [4061·√(01+007+012)] : 98 ·10 3 =223 мм2
где С - тепловая функция для кабелей 6 кВ с алюминиевыми многопроволочными
жилами и бумажной изоляцией С= 98 АС2мм2[p
Та.с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока
tp.з. - время действия релейной зашиты;
tc.в - собственное время отключения выключателя.
Исходя из условий термической стойкости кабеля к токам К.З. выбираем
кабель ААШв 3×50 с Iдоп =110 А.
4. Выбор электрооборудования на стороне 04кВ
Выбор вводного и отходящих автоматических выключателей Максимальный
Выбираем автоматический выключатель типа А3744С.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.5.
Uн≥Uуст Uн=660 В Uуст=380 В
Iн≥Iм.рас Iн=400 А Iм.рас=298.563 А
Iн.откл≥I``ПО Iн.откл=25 кА I``ПО =4175 кА
Уставка тока срабатывания защиты:
Принимаем уставку Iрасц= 400 А
Окончательно выбираем автоматический выключатель типа А3744С.
Выбор автоматического выключателя на линии к СП-1. Максимальный
расчетный ток берем из табл.6.4. Выбираем автоматический выключатель типа
Результаты выбора сведены в таблицу 8.6.
Iн≥Iм.рас Iн=160 А Iм.рас=10358 А
Iн.откл≥I``ПО Iн.откл=40 кА I``ПО =4175 кА
Принимаем уставку Iрасц= 130 А
Окончательно выбираем автоматический выключатель типа А3716ФУ3;
Выбор автоматического выключателя на линии к СП-2. Максимальный
Результаты выбора сведены в таблицу 8.7.
Iн≥Iм.рас Iн=160 А Iм.рас=547 А
Принимаем уставку Iрасц= 63 А
Окончательно выбираем автоматический выключатель типа А3716ФУЗ.
Выбор автоматического выключателя на линии к СП-З и СП-4 и СП-5.
Максимальный расчетный ток берем из табл.6.10.
Выбираем автоматический выключатель А3716ФУЗ.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.8.
Iн≥Iм.рас Iн=160 А Iм.рас=4839 А
Выбор автоматического выключателя на линии к СП-6.
Предварительно выбираем автоматический выключатель А3726ФУЗ
Результаты выбора сведены в таблицу 8.9.
Uн≥Uуст Uн=250 В Uуст=380 В
Iн≥Iм.рас Iн=160 А Iм.рас=152523 А
Принимаем уставку Iрасц= 200 А
Окончательно выбираем автоматический выключатель типа А3726ФУ3.
Выбор трансформатора напряжения
- по напряжению Uycт
- по конструкции и схеме соединения обмоток;
- по классу точности; по вторичной нагрузке S2 S2н
где S2н - номинальная мощность в выбранном классе точности; S2 - нагрузка
всех измерительных приборов.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.10.
Наименование Тип Кол-воS
Вторичная нагрузка трансформатора напряжения:
Выбираем трансформатор напряжения типа: НАМИ-6-66ЭУЗ со следующими
каталожными данными: U1H=6 кB; U2H=100 B; S2н=75 BA в классе точности 05.
S2(35532 ВA) S2H(75 ВА).
Таким образом трансформатор напряжения НАМИ-6-66ЭУЗ будет работать в
выбранном классе точности 0.5.
Выбор трансформатора тока
по номинальному первичному току Iм.р
по номинальному вторичному току;
по вторичной нагрузке Z2 Z2н где Z2н - номинальная нагрузка в
выбранном классе точности; Z2 - нагрузка всех измерительных приборов.
Результаты выбора сведены в таблицу 8.11.
Наименование Тип Кол-во S ВА
Амперметр Э-377 1 01
Ваттметр Д-335 1 05 05
Варметр Д-335 1 05 05
Счетчик И-680 1 25 25
Счетчик И-676 1 25 25
Максимальный расчетный ток Iм.р=359 А.
Предварительно выбираем трансформатор тока типа ТПЛК-10: I1н=600А;
I2н=5А; Z2н=04Ом (в классе точности 05); Iт=283 кА; tТ=3с.
Определим расчетное сопротивление приборов:
Определим расчетное сопротивление соединительных проводов:
где Rконт - сопротивление контактов Ом табл.5-70[5].
Сечение соединительных проводов определяется по выражению:
где ρ = 0028 - удельное сопротивление алюминия Оммм2м;
lр - расчетная длина зависящая от схемы соединения трансформаторов
тока и расстояния l от трансформатора тока до приборов: при включении в
Принимаем стандартное сечение алюминиевого провода Fст=6мм2. Расчетное
сопротивление нагрузки вторичной цепи:
Таким образом трансформатор тока ТПЛК-10 будет работать в выбранном
Проверка на электродинамическую стойкость
imдин (745 кА) > iуд (13939 кА).
Трансформатор типа ТПЛК-10 удовлетворяет условию проверки.
Проверка на термическую стойкость к токам КЗ
Условие проверки: I2 mtт> Вк.
I2 mtт(240267 кА2с) > Вк(13292 кА2с).
Где [pic]и Вк – выбираются по табл.2-80 [5].
Таким образом окончательно выбираем трансформатор тока типа ТПЛК-10.
Выбор коммутационных аппаратов для схемы управления электроприводом
Выбор промежуточного реле KV1-KV2 (см. рис.9.1 Приложения)
Промежуточное реле это маломощный или слаботочный контактор имеет
большое количество замыкающих и размыкающих контактов. Предназначен для
передачи команд из одной электроцепи в другую и используется для
размножения сигналов и увеличения их мощности.
Обозначение на Расчетные данные Каталожные данные
Upac В Число контактов Тип Uн В Число
KL1 12 1з РП23 12 3з+3р
KL2 12 1з РП23 12 3з+3р
Выбор промежуточного реле KV1-KV10 (см. рис.9.2 Приложения
Обозначение Расчетные данные Каталожные данные
UpacВ число Тип UH. Число
контактов B контактов
KL1 ~220 2з РП20М-217УЗ ~220 2з+0р
KL2 ~220 2з-2р РП 20М-217УЗ ~220 2з+2р
KL3 ~220 1р РП 20М-217УЗ ~220 2з+2р
KL4-KL9 ~220 1з РП20М-217УЗ ~220 2з-2р
KL10 ~220 1з+1р РП20М-217УЗ ~220 2з+2р
Потребляемая мощность включающей катушки при питании переменным током
с числом контактов реле не более 4 не превышает 4 ВА. Номинальные токи
выключающей катушки переменного тока составляют (02 - 10)А. Число
контактов (2-8). Степень защиты по ГОСТ 14255 механизма IP30 выводов IP00.
Выбор указательного реле КН-КНЗ (см. рис.9.1 Приложения)
Upac В Число Тип U В Число
контактов контактов
КН 12 1з РЭУ 11-20 12 2з+0р
КН1 12 1з РЭУ 11 -20 12 2з+0р
КН2 12 1з РЭУ 11 -20 12 2з-0р
КНЗ 24 2з РЭУ 11-20 24 2з+0р
Выбор реле времени КТ
Реле времени предназначено для передачи команд из одной электрической
цепи управления в другую с определенным предварительно установленным
запаздыванием. По конструктивным особенностям электропривода поршневого
компрессора необходимо чтобы выдержка времени немного превышала время пуска
Upac. В число Тип UH.B Число диапазон
контактов контактов выдержек
КТ ~220 1 ВЛ-59 ~220 переключающ01-100
Длительно-допустимая сила тока - 4А. Потребляемая мощность – 6 ВА.
Выбор магнитного пускателя КМ1 (см. рис.9.2)
Магнитный пускатель предназначен для дистанционного пуска остановки и
реверсирования непосредственным подключением к сети трехфазных АД с к.з.
Для выключателя используется электромагнитный привод типа ПЭ-П.
Установившейся ток включающего электромагнита равен 60А а отключающего –
5А при напряжении питания 220В.
Upac. В Ipac A Тип U В Iн А SH BA
(контактов) (катушки)
КМ1 ~220 60 ПМЛ-410002 ~220 63 200
Прежде чем выбирать аппараты схемы управления сначала необходимо
найти токи протекающие по цепям схемы управления.
Ток протекающий по цепи катушки определяется простым выражением:
где U - напряжение на зажимах понижающего трансформатора В;
RΣ - суммарное сопротивление (сопротивлениями контактов можно
пренебречь в виду их малой величины по сравнению с сопротивлениями катушек
Для нахождения тока протекающего в первичной цепи понижающего
трансформатора нам необходимо знать коэффициент трансформации который
определяется следующим выражением:
где E1 E2 - э.д.с. первичной и вторичной обмоток соответственно В;
U1xx U2xx - напряжение холостого хода первичной и вторичной обмоток
Выбор диодного моста
Условия выбора диода:
- номинальный ток диода 10 А.
- по обратному напряжению: [p
Выбираем неуправляемый силовой кремниевый диод типа В10.
- номинальное обратное амплитудное напряжение 150-1400 В;
- прямое падение напряжения (амплитудное значение) до 135 В;
Выбор сигнальных ламп и резисторов
Световая сигнализация серии АС предназначена для световой сигнализации
(предупреждающей аварийной и положения) и применяется в общепромышленных
стационарных установках на напряжение до 500 В переменного тока с частотой
– 60 Гц постоянного тока на напряжение до 500 В.
Номинальное стационарное напряжение 24 В светосигнальное устройство
серии АС для ламп со штыревым цоколем выпуклым светофильтром диаметром
светящейся поверхности светофильтра 25 мм патрон под цоколь 1Ш914-1
климатическим исполнением и категорией размещения У2.
Принимаем светосигнальное устройство типа АСШО 033У2:
- светофильтр красный;
- напряжение 24 В при частоте 50 Гц;
- тип лампы в устройстве А24-1:
- номинальное напряжение 24 В;
- номинальная мощность 25 Вт ГОСТ2023-75.
Так как напряжение ламп меньше напряжения сети то для обеспечения
нормальной работы необходимо установить резисторы которые будут понижать
напряжение сети до 24 В. из условия выбора необходимого чтобы падение
напряжения составляло 220-24=196 В.
Определяем сопротивление резистора:
Резисторы выбираются типа ПЭВР имеется возможность регулирования
сопротивления. Проволочные эмалированные резисторы используются в схемах
управления и регулирования I и II групп по условиям эксплуатации.
Температура окружающего воздуха -60..+155°С; относительная влажность
воздуха до 98% при 35°С без конденсации влаги.
Номинальное сопротивление резисторов ПЭВР 47-2700Ом. Для нашего случая
Выбор понижающего трансформатора тока Тр2
Выбираем трансформатор серии ОСМ тип ОСМ-016:
- номинальная мощность трансформатора 016 кВА;
- номинальная мощность вторичных обмоток управления 01 кВA;
- номинальное напряжение первичной обмотки 220 В;
- номинальное напряжение вторичной обмотки 24 В.
Выбор датчика температуры масла
Датчик температуры масла в системе смазки компрессора выбираем типа
БТП 103-24УЗ-24В так как он получил наиболее широкое применение.
Выбор электрогидравлического клапана
В качестве привода электрогидравлических клапанов предназначенных для
подачи охлаждающей жидкости и для подачи воздуха из компрессора принимаем
электромагниты постоянного тока серии ЭЛ.
- номинальное усилие 4 – 100 Н с ходом якоря 5 – 15 мм;
- номинальное напряжение 24 В (постоянный ток).
Необходимо чтобы номинальное усилие YA1 было больше YA2.
Выбор электроконтактных манометров
Электроконтактные манометры типа ЭКМ-1У предназначены для измерения и
сигнализации или позиционного регулирования избыточного давления
нейтральных жидкостей и газов. В нашем случае электроконтактные манометры
контролируют давление воздуха в ресивере в холодильнике а также давление
охлаждающей жидкости компрессора давление масла смазки. Напряжение
манометра 220В; разрывная мощность 10 ВА; класс точности 15. Верхние
пределы измерения избыточного давления ЭКМ-1У: 01; 016; 025; 04; 06;
; 16; 25; 40; 60; 100 МПа.
Выбор кнопок управления SB
Аналогично предыдущему выбору кнопок схемы управления электропривода
двух исполнительных разнотипных реверсивных органов с линейным движением
принимаем коммутационные кнопки с цилиндрическим толкателем серии КЕ тип
Степень защиты со стороны толкателя IР54 со стороны защиты контактных
специальное устройство защитный колпачок;
- габаритные размеры 42×56×40мм и 42×87×40мм;
Выбор понижающего трансформатора тока Tp1
Выбираем трансформатор серии ОСМ тип ОСМ-063:
- номинальная мощность трансформатора 063 кВА;
- напряжение короткого замыкания 40%;
- номинальное напряжение первичной обмотки 380 В;
- номинальное напряжение вторичной обмотки 220 В.
Выбор предохранителя FU схемы управления
В схему привода поршневого компрессора выбираем предохранитель FU
предназначенный для защиты схемы управления от перегрузок по току и от
Для выбора предохранителя необходимо найти ток потребляемый всей
Условия выбора предохранителя:
- по рабочему току: Iном>Iрасч;
- по току плавкой вставки: IП.ВСТ > (25 - 3)Iрасч;
Выбираем предохранитель типа ПР-2:
- номинальный ток предохранителя 15А;
- номинальный ток плавкой вставки 6А;
- предельное значение отключающего тока 12-15 кА;
- габариты 171×245×33мм
Выбор пакетного выключателя схемы управления.
Условия выбора пакетного выключателя:
- по рабочему току Iном>Iрасч;
- по напряжению: Uном > Uрасч;
Выбираем пакетный выключатель тала ПВМ2-10:
- номинальный ток 63А;
- номинальное напряжение 380 В;
Глава 10 Охрана труда
1 Эксплуатация компрессорных установок с учетом норм и правил ТБ и
Основные причины аварий и взрывов компрессорных установок являются
дефекты допущенные при изготовлении монтаже и эксплуатации а также
перегрев частей компрессорной установки в следствии нарушения системы
охлаждения неисправности средств защиты попадание пыли влаги паров
смазки в камеру сжатия; накопление зарядов статического электричества
неудовлетворительного надзора за установками.
Для безопасной эксплуатации компрессорной установки не обходимо
обеспечить: исправное состояние всех измерительных устройств эффективное
охлаждение очистку воздуха от пыли влаги и паров с целью предупреждения
образования взрывоопасной смеси. К постоянно действующим опасным и вредным
факторам относятся движущиеся и вращающиеся части оборудования перемещение
грузов тепловые излучения шум и т.п.
Основными мероприятиями по предупреждению и устранению причин
производственного травматизма и профессиональных заболеваний подразделяются
на технические и организационные.
Мероприятия по производственной санитарии включают организационные
гигиенические и санитарно-технические мероприятия и средства
предотвращающие воздействие на работающих вредных производственных
факторов. Это создание комфортного микроклимата путем устройства
соответствующих систем отопления вентиляции кондиционирования воздуха
теплоизоляции конструкций зданий и технологического оборудования замены
вредных веществ и материалов безвредными герметизации вредных процессов;
снижения уровня шума и вибрации устройство рационального освещения;
обеспечение должного режима труда и отдыха и тд.
Мероприятия по технике безопасности предусматривает систему
организационных и технических мероприятий и средств предотвращающих
воздействие на работающих опасных производственных факторов. К ним
относятся: разработка и внедрение безопасного оборудования комплексная
механизация и автоматизация технологических процессов использование
оградительной техники и предохранительных приспособлений автоматических
блокировок правильного устройства органов управления оборудованием
разработка и внедрение систем автоматического регулирования контроля и
управления технологическими процессами.
При эксплуатации компрессорных установок следует руководствоваться
«Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных
установок воздухопроводов и газопроводов» ГОСТ 12.2.016-81.
Для предупреждения аварий на цилиндрах компрессора и воздухосборниках
устанавливают манометры для измерения давления.
За безопасную эксплуатацию компрессорных установок отвечает лицо
назначенное приказом по предприятию и имеющее законченное техническое
образование практический стаж и специальное удостоверение.
Недостаточная освещенность рабочей зоны
Среди факторов внешней среды влияющих на организм человека при работе
на компрессорной станции освещение занимает одно из первых мест.
Рациональное освещение компрессорной станции и рабочих мест в мастерской
улучшает условия труда оказывает положительное психологическое воздействие
на работающих. Правильно организованное освещение способствует не только
повышению производительности труда но одновременно создает благоприятные
условия снижающие утомляемость уровень производственного травматизма и
профессиональных заболеваний.
На компрессорной подстанции в рассматриваемом дипломном проекте
производственное освещение является смешанным то есть это совокупность
естественного и искусственного освещения. Расчет и более полное пояснение
данного вопроса приведен в спецглаве «Освещение компрессорной станции».
1.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте
Одним из наиболее не благоприятных факторов оказывающим влияние на
персонал компрессорной станции является шум. Шумом принято считать всякий
нежелательный для человека звук. Звук – это колебательные движения
распространяющиеся в виде волн в газообразной жидкой и твердой среде. Для
успешной борьбы с шумом необходимо знать его физические характеристики
закономерности возникновения и распространения. В зависимости от уровня и
характера шума его продолжительности а также индивидуальных особенностей
человека формы воздействия шума могут быть разнообразными в соответствии с
ГОСТ12.1.050-86 «Методы измерения шума на рабочем месте»:
Шум уровня 50-65 дБ может вызывать раздражение однако его
последствия носят лишь психологический характер.
При уровне шума 65-90 дБ возможно его физическое воздействие на
организм человека в виде нарушения кровообращения.
Воздействие шума уровнем 90 дБ и выше приводит к нарушениям
органов слуха усиливается влияние на систему кровообращения
ухудшается деятельность желудка и кишечника появляются ощущения
тошноты головная боль и шум в ушах.
При уровне шума 120 дБ и выше он может механически
воздействовать на органы слуха – лопаются барабанные перепонки
нарушаются связи между отдельными частями внутреннего уха. В
результате может наступить полная глухота.
Шум уровня свыше 120 дБ оказывает механическое воздействие не
только на органы слуха но и на весь организм. Звук проникая
через кожу вызывает механические колебания тканей в результате
чего происходит разрушение нервных клеток разрыв мелких
кровеносных сосудов и т.п.
В соответствии с таблицей №1 СН.2.2.42-1.8.562-96 по напряженности
трудового процесса компрессорную станцию относят к категории с легкой
степенью напряженности; по категории тяжести трудового процесса – к
категории легкой физической нагрузке. Предельно допустимые уровни звука на
рабочем месте 80 дБА.
Предельно допустимые уровни звукового давления и эквивалентного уровня
звука для основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих
Вид трудовой Уровни звукового давления Уровни
деятельности звука и
5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Выполнение всех
видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях 107
Категории оценки тяжести и напряженности трудового процесса проводят в
соответствии с Руководством 2.2.013-94 «Гигиенические категории оценки
условий труда по показателям вредности и опасности факторов
производственной среды тяжести и напряженности трудового процесса»
Прибором измеряющим уровень шума в компрессорной является шумомер ШМ-
1.3 Повышенное значение напряжения электрической цепи
Безопасность обслуживания электрических установок определяется
условиями производственной обстановки. Помещения в которых установлено
электрооборудование по степени опасности поражения электрическим током
делятся на следующие группы: без повышенной опасности с повышенной
опасностью особо опасные.
При прикосновении к металлическим конструкциям оказавшимися под
напряжением возникает опасность поражения электрическим током. Несчастные
случаи возможны также при случайном прикосновении работника к токоведущим
частям находящимся под напряжением (к проводам шинам рубильникам и т.
Действие электрического тока на организм человека
Проходя через организм человека ток оказывает термическое
электролитическое и биологическое действие. Действие тока на организм
бывает прямым когда ток проходит по тканям когда ток проходит через ЦНС и
путь его лежит вне этих тканей. Действие тока приводит к травмам которые
подразделяют на два вида:
местные электропоражения – выражаются в виде ожогов электрических
знаков металлизации кожи механических повреждений в виде разрывов и
электроофтальмии т.е. воспаление наружной оболочки глаза в результате
воздействия потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги.
Электрический удар т.е. возбуждение живых тканей организма электрическим
током. Различают электрические удары I II III IV степени:
сокращение мышц без потери сознания;
сокращение мышц с потерей сознания но с сохранением дыхания и работой
потеря сознания и нарушения деятельности сердца и дыхания;
Исход от действия тока зависит от многих факторов в том числе от
длительности протекания тока:
пороговый ощутимый ток 06-15 мА частота f=50 Гц;
пороговый неотпускающий ток 10-15 мА частота f=50 Гц;
ток 25-50 мА распространяется на грудную клетку и длительное его
воздействие на организм вызывает смерть;
ток 100 мА время Т=05 сек вызывает остановку или фибрилляцию сердца и
называется фибриляционной.
По роду тока и частоте тока различают: опасный ток при частоте 20-100
Гц менее опасный ток при частоте менее 20 Гц и ток при частоте более
0000 Гц который не вызывает электрического удара но вызывает
термические ожоги. При поражении человека током необходимо делать прямой
массаж сердца и искусственное дыхание.
1.4 Неблагоприятные параметры микроклимата
На состояние человеческого организма большое влияние оказывает
микроклимат в рабочем помещении. В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96
микроклимат производственных помещений – это климат внутренней среды этих
помещений который определяется действующими на организм человека
сочетаниями температуры влажности и скорости движения воздуха а также
температуры окружающих поверхностей. Производственные помещения – это
замкнутые пространства специально предназначенных зданий и сооружений в
которых постоянно или периодически осуществляется деятельность людей.
Рабочее место – участок помещения на котором в течении рабочей смены
осуществляется трудовая деятельность.
Холодный период года – период года характеризуемый среднесуточной
температурой наружного воздуха +10ºС и ниже.
Теплый период года – период года характеризуемый среднесуточной
температурой наружного воздуха выше 10ºС.
Среднесуточная температура наружного воздуха – средняя величина
температуры наружного воздуха измеренная в определенные часы суток через
одинаковые интервалы.
На компрессорной подстанции при 100% загруженности компрессорных машин
имеется избыточное выделение тепла следовательно тепловые излучения
которые оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека.
Разграничение работ по категориям осуществляется на основе
интенсивности общих затрат организма ккалч (Вт). Характеристика отдельных
категорий работ (Iа Iв IIа IIв III). Рассматриваемое помещение – машзал
компрессорной станции по уровню энергозатрат в соответствии с таблицей №2
«Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах» является
помещением категории Iа.
Допустимая температура воздуха зимой при температуре ниже оптимальной
-219ºС; при температуре выше оптимальной – 241-25ºС; летом при
температуре ниже оптимальной допустимая температура воздуха составляет 21-
9ºС при температуре выше оптимальной – 251-28ºС.
Микроклиматические условия при которых отсутствуют неприятные
ощущения и напряженность системы терморегуляции называются оптимальными.
Показатели характеризующие микроклимат в производственных помещениях
- температура воздуха;
- температура поверхности: летом – 19-26ºС; зимой – 20-29ºС;
- относительная влажность воздуха: летом – 15-75%; зимой – 15-75%.
- скорость движения воздуха: летом и зимой – менее 01 мс;
- интенсивность теплового облучения: при наличии теплового облучения
работающих в машзале температура воздуха на рабочих местах не должна
превышать 25ºС при категории работ Iа.
К категории работ Iа в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 относят
работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккалчас (до 139 Вт)
производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением.
Тепловая нагрузка среды (ТНС) – совокупное действие на организм человека
параметров микроклимата (температура влажность скорость движения
воздуха). Для категории работ Iа ТНС составляет 222-246ºС (табл.1).
Основные требования к системам вентиляции
Естественная и искусственная вентиляция и кондиционирование воздуха
должны отвечать следующим санитарно-гигиеническим требованиям:
Создать в рабочей зоне помещений (на высоте 2 м от пола) соответствующий
нормам климат (температуру влажность скорость движения воздуха);
Полностью удалять из помещения вредные газы пары пыль или растворять их
до предельно допустимых концентраций;
Не вносить в помещение загрязненного воздуха снаружи или путем
засасывания из смежных помещений;
Не создавать на рабочих местах сквозняков или резкого охлаждения;
Быть легко доступными для управления и ремонта в процессе эксплуатации;
Не создавать в процессе эксплуатации дополнительных неудобств (шума
вибраций попадания в помещение дождя снега и т.п.).
Микроклимат в производственных помещениях обычно контролируется в
рабочей зоне т. е. в пространстве высотой 2 м над уровнем пола где
находится место работающего.
Для оздоровления условий труда создания комфортного микроклимата на
рабочих местах необходимо обеспечить нормируемый объем производственных
помещений эффективную естественную и механическую вентиляцию
кондиционирование воздуха отопление.
В нашем случае для улучшения вентиляции воздуха на компрессорной
подстанции используют 6 вентиляторов типа ВВ-3000.
Методы по устранению неблагоприятных факторов
2.1 Недостаточная освещенность рабочей зоны
Для обеспечения благоприятных условий труда необходимо:
Создать на рабочей поверхности освещенность соответствующую
характеру зрительной работы не ниже установленных норм.
Обеспечить достаточную равномерность распределения яркости на
рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства.
Ограничить прямую и отраженную блескость в поле зрения.
Не создавать на рабочей поверхности резких и глубоких теней.
Обеспечивать постоянную освещенность во времени.
Ограничивать глубину пульсации освещенности при использовании
газоразрядных ламп питаемых от сети переменного тока 50 Гц.
2.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте
Учитывая большие технические трудности снижения уровня шума при
выполнении производственных процессов приходится ориентироваться не на
уровни шума а на такие допустимые уровни при которых исключается
возможность заболеваний работающих.
Использование средств индивидуальной защиты от шума – противошумов –
пока единственная мера защиты на тех производствах где в настоящее время
невозможно добиться снижения шумов техническими средствами или где это
экономически нецелесообразно. Средства индивидуальной защиты следует
выбирать исходя из частотного спектра шума на рабочем месте а также
удобства их ношения при выполнении данной рабочей операции и в данных
климатических условиях. В условиях данной компрессорной станции
предлагается использовать наушники типа: ВЦНИИОТ-2М рассчитанные на уровень
шума 80 дБ и выше. С цель борьбы с повышенными шумами рекомендуется вынести
панель управления в диспетчерскую для дистанционного управления машзалом и
ограничить пребывание людей в рабочем помещении с целью осмотра снятия
показаний с измерительных приборов устранения неполадок в течении двух
часов за всю рабочую смену.
2.3 Повышенное значение напряжения в электрической цепи
На практике используют следующие меры защиты от поражения
электрическим током: 1) защита от прикосновения к токоведущим частям
(ограждения токоведущих частей размещение их на недопустимой высоте
использование пониженного напряжения) 2) защита от прикосновения к
оборудованию случайно оказавшемуся под напряжением (защитное заземление
Недопустимо одновременно выполнять защитное зануление и заземление в
одной и той же сети корпусов разных электроустановок при пробое
заземленного корпуса на корпусах всех электроустановок возникает опасное
напряжение. Следует отметить что одновременное зануление и заземление
одной и той же электроустановки не представляет опасности и может
3 Пожарная безопасность
В зависимости от характера технологических процессов и
пожаровзрывоопасности веществ и материалов производства в целом и даже их
отдельные технологические процессы значительно различаются по степени их
взрывопожарной и пожарной опасности.
Производства в соответствии со СНиП 2.09.09-85 по взрывопожарной и
пожарной опасности подразделяются на пять категорий А Б В Г Д.
Компрессорная подстанция относится к категории Д – к этой категории
относят производство в которых присутствуют храниться (перерабатываются
транспортируются) в основном негорючие вещества или материалы в холодном
Глава 11 Расчет заземления
Перенапряжения – это такие повышения напряжения которые представляют
опасность для изоляции электрических установок.
Различают два вида перенапряжений: внутренние и атмосферные.
Атмосферные перенапряжения в элементах системы электроснабжения
возникают как при прямом ударе молнии так и при разрядах молнии в
окрестности проводников (индуктированные перенапряжения). Защита от прямых
ударов молнии осуществляется молниеотводами. Однако применение
молниеотводов полностью не исключает поражения установок молнией. Волны
перенапряжений возникающие на линиях при ударах молнии доходят до
подстанции (набегающие волны) и могут представлять опасность для изоляции
установленного там оборудования.
Основным аппаратом защиты от набегающих волн является вентильный
разрядник. Схемы защиты подстанций приведены в [11] табл.8-10. Для ПГВ
предприятия выполненной по упрощенной схеме с короткозамыкателем и
отделителем схема имеет вид представленный на рис. 10.1. Расстояние от
разрядника до выводов трансформатора не должно превышать допустимого
значения. Эти значения приведены в ПУЭ в зависимости от типа опор длины
подхода группы разрядников и числа подключенных к подстанции линий.
Вентильные разрядники подключают к контуру заземления подстанции по
Для уменьшения токов однофазного КЗ нейтрали трансформаторов 35 кВ
могут быть временно или постоянно разземлены. При воздействии волн
атмосферных перенапряжений на линейные вводы трансформаторов на нейтрали
могут развиться колебания приводящие к значительному повышению напряжений
над уровнем изоляции нейтрали. Для ограничения этих перенапряжений в
нейтраль трансформатора включают вентильный разрядник с номинальным
напряжением на класс ниже чем класс изоляции трансформатора (рис. 11.1).
Вентильные разрядники выбираются по номинальному напряжению и их
назначению. По [10] табл. 5.20 для защиты от атмосферных и кратковременных
внутренних перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций выбираем
разрядник РВМ-35У1 с номинальным напряжением 35кВ. Для включения в нейтраль
трансформатора выбираем разрядник РВМ-6У1 с номинальным напряжением 6кВ.
Защита от прямых ударов молнии осуществляется с помощью молниеотводов
различных типов: стержневых тросовых сетчатых комбинированных.
Подстанции относятся к I категории зданий и сооружений по устройству
молниезащиты. Согласно [17] рис.2.5.14 для защищаемой подстанции ожидаемое
число поражений молнией в год колеблется от 40 до 60 часов.
В соответствие с ПУЭ в данном случае обязательной молниезащите
подлежат как ОРУ 35 кВ так и ЗРУ 6 кВ. Зона защиты должна обладать
степенью надежности 995% и выше (зона защиты типа А).
Защиту от прямых ударов молнии на ПГВ выполняем стержневыми
молниеотводами установленными на линейных порталах и на опорах возле
здания ЗРУ. При установке молниеотводов на порталах необходимо выполнить
- от молниеотвода обеспечено растекание тока молнии по магистралям
заземления не менее чем в 3-4 направлениях
- на расстоянии 3-5м от молниеотвода установлены 2-3 вертикальных
- заземляющие проводники вентильных разрядников и трансформаторов
присоединены к заземляющему устройству подстанции вблизи друг друга.
Произведем расчет внешних очертаний зоны защиты четырех молниеотводов.
При этом используем те же приемы что и для двойных молниеотводов взятых
попарно в определенной последовательности.
Для расчета принимаем:
-высота защищаемого объекта hx=11м
-высота молниеотвода h=25м
-расстояния между молниеотводами L1=2885м
Определяем параметры зоны защиты учитывая что L>h.
Высота расположения минимальной зоны
Радиус зоны защиты на уровне земли
Радиус зоны защиты на уровне hx
Параметры hс rс определим рассматривая молниеотводы попарно
Рассчитаем заземляющее устройство подстанции 356кВ. В целях
обеспечения требований ПУЭ заземлитель выполняем сложным состоящим из
многих взаимно пересекающихся горизонтальных электродов и контура из
вертикальных электродов.
Продольные заземлители прокладываем вдоль осей электрооборудования на
глубине 0.7м на расстоянии 1м от фундаментов или оснований
электрооборудования.
Поперечные заземлители прокладываем в удобных местах между
оборудованием на глубине 07м и расстоянием между проводниками не более
м. В углах каждой ячейки сетки пересекающиеся проводники должны быть
Вертикальные электроды располагаем по периметру подстанции. Расстояние
от границ заземлителя до ограды электроустановки принимаем 3м. Ограда в
этом случае не заземляется. Длина электродов из круглой стали диаметром
мм - 5м глубина погружения вершины ниже уровня земли – 0.7м.
Горизонтальные электроды – полосы 404мм2 глубиной заложения 0.7м.
Для стороны 35 кВ при эффективно заземленной нейтрали требуется
сопротивление заземления 05 Ом. Для стороны 6 кВ – 10 Ом. Т.о. в качестве
расчетного принимаем сопротивление Rз=05 Ом.
Подстанция занимает площадь S=296018м2. Удельное сопротивление земли
Длина горизонтальных полос с учетом продольных и поперечных
Действительный сложный заземлитель заменяем квадратной расчетной
Число ячеек по сторонам модели равно
Длина стороны ячейки
Принимаем для вертикальных электродов al=2. Тогда число электродов
Относительная глубина погружения вертикальных электродов:
Поскольку полученное значение находится в пределах 01-05 то:
Полученное удовлетворяет необходимым требованиям.
В данном дипломном проекте на основе ранее рассмотренных методик и с
помощью современных методов расчета была спроектирована система
электроснабжения компрессорной станции. Также был произведен выбор и расчет
электропривода компрессора. При выборе компрессора пользуясь методикой
П.И. Пластинина был произведен тепловой расчет поршневого компрессора и
определена его мощность. На основании этого расчета был выбран и рассчитан
АД для привода компрессора. Пользуясь указанной литературой была выбрана
система охлаждения поршневого компрессора система вентиляции система
общего и аварийного освещения компрессорной станции выбрана станочная
нагрузка мастерской и произведен их расчет.
Согласно предлагаемой теории И. И. Абрамович был выбран и рассчитан
электропривод двухбалочного мостового крана. На основании выбранной
нагрузки была спроектирована и рассчитана схема электроснабжения
компрессорной станции разработаны годовой и суточные графики электрических
нагрузок выбраны трансформаторы КТП и ПГВ а так же выбран способ
канализации электроэнергии и распределения всей электрической нагрузки по
силовым распределительным пунктам. Используя теорию Ю.Г. Барыбина для
выбора и проверки параметров электрооборудования компрессорной станции был
произведен расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратов защиты
приводов поршневого компрессора а так же выбор коммутационных аппаратов
для схемы управления электроприводом.
Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Метод
пособие. 6-е изд. перераб. и доп. М.: Высш.шк. 1985. - 143 с.
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть станций и
подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования:
Учеб. пособие для вузов.-4-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат
Электротехнический справочник: В 3-х т. Т.2. Электротехнические
изделия и устройства Под общ. ред. Профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов)
и др. - 7-е изд. испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1986. -712с.: ил.
Правила устройства электроустановок Минэнерго СССР. - 6-е изд.
перераб. и доп. - М.: Энергоиздат 1986.- 648 с.: ил.
Справочник по проектированию электроснабжения под ред.
Ю.Г.Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат 1990. - 576 с.
Каталог. Компрессорные машины. Книга 1; Цинтимнефтемаш М.1992.
Епанешников М.М. Электрическое освещение. Учеб. пособие для студентов высш.
учеб. заведений. Изд. 4-е перераб. М. Энергия 1973.
С.Б. Старк Основы гидравлики насосы и воздуходувные машины. М.;
Металлургиздат 1981.
М.С. Семидуберский Насосы компрессоры вентиляторы. Учебник для
техникумов изд. - 4-е. М.; Высшая школа. 1974.
Справочная книга для проектирования электрического освещения Под
ред. Кноринга Л. Энергия 1976.
Пластинин Теория и расчет поршневых компрессоров М.: ВО
«Агропромиздат» Т 1987. - 271с.: ил. (Учебник и учебные пособия для
студентов высших учеб заведений).
Абрамович И.И. Грузоподъемные краны промышленных предприятий:
Справочник И.И.Абрамович В.Н.Березин А.Г.Яуре.- М.: Машиностроение
Автоматизированный электропривод. Методические указания к
курсовому проекту для студентов специальности 0303. А.И. Мирошник. - Омск.
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и
дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий:
Учеб. пособие для вузов;-М.: Энергоатомиздат. 1987-368с.: ил.
Поршневые компрессоры: Учеб. пособие для студентов
вузов обучающихся по специальности «Холодильные и компрессорные машины
и установки» B.C. Фотин Н.Б. Пирушов И.К. Прилуцкий П.И.
Пластин; Под общ. ред. B.C. Фотина. - Л.: Машиностроение 1987-
Поршневые компрессоры. Теория конструкции и основы
проектирования. Френкель М.И. изд-во «Машиностроение» 1960. 744с.+3
вкладки. Табл.78. Ил.470.
Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Технология и
оборудование. В двух томах. Под ред. д-ров техн. Наук проф-ров Епифановой
В.И. и Аксельрода Л.С. Т.2. Промышленные установки машинное и
вспомогательное оборудование» Изд. 2-е. перераб. и доп. М.
«Машиностроение» 1973. 568с.
Электротехнический справочник. В. Зт. Т.З: Кн.2. Использование
электрической энергии. Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл.
ред.) и др. -7-е изд. испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1989.-616с.: ил.
Ключев В.И. Терехов В.М. Электропривод и автоматизация
общепромышленных Механизмов: Учебник для вузов. - М.: Энергия 1980.-360с.: