Проектирование системы электроснабжения цеха с троллейной линией

вариант №2.dwg

Бытовое помещение №1
Деревообрабатывающий блок
Компрессорная станция
Экипировочная тепловозов
Ремонтно-механический цех
Скрапоразделочное отделение
завода горношахтного
. Гальванический участок
. Кузнечно-термическое
. Заготовительное отделение
токарно-винторезной станок
вертикально-сверлильный станок
резьбонарезной станок
поперечно-строгальный станок
копировально-фрезерный станок
координатно-расточный станок
внутришлифовальный станок
сушильный электрошкаф
трансформатор сварочный
балансировочный станок
настольно-сверлильный станок
ГППn2-ТРДН-250001106
I.механическое отделение
Электроремонтное отделение
Гальванический nучасток
Кузнечно-термическое отделение
Инструментально-nраздаточная кладоваяnсклады материаловnбытовые помещения
обдирочно-шлифовальный станок
горизонтально-расточный станок
вальцы чистоправильные
Заготовительное отделение
Электроснабжение механического
цеха машиностроительного завода
РЗ-1400200.62-057-07
Генеральный план цеха с размещением
оборудования и силовой сетью 0.4 кВ

проект.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПО КУРСУ: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»
Краткая характеристика электроприемников цеха ..6
Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха 11
Определение расчетных нагрузок силовых и осветительных приемников
электроэнергии цеха ..13
Выбор цеховых трансформаторных подстанций (ТП) ..21
Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП .21
Расчет электрических нагрузок участка цеха .30
Выбор марки и сечения токоведущих частей (проводов кабелей шинопроводов) 38
Технико-экономический расчет кабельных линий проводов и ШРА .54
Выбор электрических аппаратов цеховой сети 67
Конструктивное выполнение цеховой сети .71
Список литературы 74
В современных производственных условиях потребляемая электрическая мощность крупных промышленных предприятий неуклонно растёт. В этих условиях требуется по-иному решать сложные задачи организации и ведения электрохозяйства учитывая накопленный передовой опыт по эксплуатации электрооборудования и новейшие разработки в этой отрасли.
Электрическая энергия проходя путь от источника питания до электроприемника на современных промышленных предприятиях как правило трансформируется один или несколько раз: по напряжению роду тока частоте и т. д. а потоки её по мере приближения к потребителям дробятся на более мелкие и разветвленные каналы.
Преобразование энергии по напряжению происходит на трансформаторных подстанциях которые в зависимости от места расположения в схеме электроснабжения называются главными понизительными подстанциями (ГПП) и цеховыми трансформаторными подстанциями (ТП).
Коммутационные устройства в которых разделяются потоки энергии без их трансформации по напряжению и другим электрическим параметрам называются распределительными пунктами или сокращённо РП. Распределительные пункты могут являться элементами как сети высокого напряжения (6-10 кВ) так и сети низкого напряжения.
Сети внутрицехового электроснабжения осуществляют распределение электроэнергии внутри промышленных предприятий и установок и непосредственное питание большинства приемников электроэнергии.
Ведомость электрических нагрузок по цеху Таблица №1
Наименование отделения (участка) цеха и производственного оборудования
Установленная мощность в единице кВт
Токарно-винторезный станок
Настольно-сверлильный станок
Вертикально-сверлильный станок
Горизонтально-расточный станок
Поперечно-строгальный станок
Универсально-фрезерный станок
Координатно-расточный станок
Копировально-фрезерный станок
Плоскошлифовальный станок
Внутришлифовальный станок
Круглошлифовальный станок
Зубофрезерный станок
Настольный резьбонарезной станок
Кран мостовой электрический
Сушильный электрический шкаф
Трансформатор сварочный для пайки
Балансировочный станок
Полуавтомат для рядовой намотки
Точильный станок двухсторонний
Обдирочно-шлифовальный станок
Преобразовательный агрегат
Пресс гидравлический
Механическая ножовка
Вальцы чистоправильные
Пресс однокривошипный двойного
Обдирочно-точильный станок
Кран-балка электрическая подвесная
Трансформатор сварочный
Преобразователь сварочный
Машина электросварочная точечная
Молот пневматический ковочный
Электропечь сопротивления (1300 С)
Электропечь-ванна (850 С)
Электропечь сопротивления (650 С)
Таль электрическая подвесная
Характеристика приёмников ( режимы работы категория потребителей )
Краткая характеристика электроприемников цеха
Потребителями электроэнергии являются:
Металлообрабатывающие станки малой и средней мощности питающиеся от сети трёхфазного переменного тока напряжением 380В промышленной частоты. Станки работают длительно но с переменной нагрузкой и кратковременными отклонениями за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды а длительность циклов превышает 10 мин.
Двигатели вентиляторов являются механизмами длительного режима работы.
Сварочные агрегаты и преобразователи используются в установках дуговой сварки они работают в повторно-кратковременном режиме с постоянными большими бросками мощности.
Кран-балка– подъёмно-транспортное оборудование малой и средней мощности работающее в повторно-кратковременном режиме.
Окружающая среда в цехе нормальная. Расположение приемников стационарное и равномерное.
По требуемой степени надежности питания электроприемники относятся ко II и III категории.
Характеристика приёмников по режиму работы
Около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электрической энергии потребляется промышленными предприятиями.
Приёмники данного машиностроительного предприятия можно
разделить на группы:
-Приёмники трёхфазного тока напряжением до 1000 В частотой 50 Гц;
-Приёмники однофазного тока напряжением до 1000 В частотой 50 Гц;
-Приёмники постоянного тока питаемые от преобразовательных подстанций.
Приёмники цехов могут быть подразделены на группы по сходству режимов т.е. по сходству графиков нагрузки.
Приёмники работающие в режиме с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой.
Приёмники работающие в режиме повторно – кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. Повторно – кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения и длительностью цикла.
Характеристика потребителей по степени бесперебойности электроснабжения
С точки зрения обеспечения надёжного и бесперебойного питания преемники электрической энергии делятся на три категории.
К 1 категории относят электроприёмники перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей значительный ущерб народному хозяйству повреждение дорогостоящего основного оборудования массовый брак продукции расстройство сложного технологического процесса нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприёмники должны обеспечиваться электропитанием от 2 и более источников причём перерыв в электроснабжении допускается на время АВР 1 – 2 сек.
Во 2 категорию входят электроприёмники перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Для приёмников перерыв питания допускается на время необходимое для включения резерва но не более 1 – 2ч.
К 3 категории относят все остальные электроприёмники не подходящие под определение к 1 и 2 категорий. Это главным образом различные вспомогательные механизмы в основных цехах цеха несерийного производства. Перерыв на всё время ремонта но не более чем на 1 сутки.
По требуемой степени надёжности питания электроприёмники в нашем цехе относятся ко II и III категории.
Характеристика среды отделений цеха
В помещениях механического цеха отсутствует химически активная или органическая среда т.е. не содержаться агрессивные пары газы жидкости не образуются отложения или плесень.
В помещениях по технологическим условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве чтобы она оседала на проводах или проникала бы внутрь машин или аппаратов.
Помещения в цеху не относятся к взрывоопасным поскольку объём взрывоопасной смеси не превышает 5 % от свободного объема помещения.
Помещения в цеху относятся к сухим помещениям в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %. А при отсутствии различных вышеперечисленных агрессивных сред можно отнести помещения в цеху с нормальной средой.
Среда цеха характеризуется как нормальная на основании следующих параметров:
относительная влажность воздуха не выше 60 % . ПУЭ 1.1.6.
температура воздуха не выше 350С ПУЭ 1.1.10.
технологическая пыль отсутствует ПУЭ 1.1.11.
агрессивные пары жидкости и газы не применяются ПУЭ 1.1.11
Итак окружающая среда в цехе нормальная.
Расположение приёмников стационарное и равномерное.
Требования к схемам электроснабжения в соответствии со средой
При проектировании систем электроснабжения должны рассматриваться вопросы: Перспектива развития электрических систем электроснабжения обеспечение комплексного и централизованного электроснабжения потребителей снижение потерь электрической энергии. Вопрос о надёжности электроснабжения потребителей связан с числом источников питания схемой электроснабжения и категорией потребителей. В механическом цехе преобладают приёмники третьей категории они имеют один источник питания.
Экономичность – минимальные затраты на схему электроснабжения но при этом схема должна обеспечивать надёжное электроснабжение в соответствии с категорией потребителей
Гибкость – схема должна допускать переделки и изменения в схеме связанные с вводом новых мощностей увеличением нагрузки без существенных переделов схемы.
Удобство в эксплуатации – оборудование должно быть доступно для осмотра и ремонта и быстрого устранения неисправностей.
Принципы построения схем электроснабжения:
Отказ от холодного резерва – т.е. все линии и трансформаторы должны находиться под напряжением или под нагрузкой
Раздельная работа линий и трансформаторов – все линии и трансформатор работают раздельно.
Глубокое секционирование – все секции шин секционированы.
Приближение ВН к потребителям.
Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха
При проектировании схемы электроснабжения цеха наряду с надёжностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования как характер размещения нагрузок потребляемую мощность наличие собственного источника питания.
Схемы электрических сетей внутрицехового распределения электроэнергии должны выполняться с учетом обеспечения необходимой степени надежности питания электроприемников наглядности удобства и безопасности эксплуатации наименьших потерь электроэнергии и затрат.
Внутрицеховые сети условно подразделяют на питающие и распределительные.
Под питающими понимают сети отходящие непосредственно от РУ подстанции к первичным силовым пунктам и щитам.
Под распределительными понимают сети отходящие от пунктов щитов или шинопроводов непосредственно к электроприемникам.
Питающие сети могут выполняться по радиальным или магистральным схемам. Распределительные сети чаще всего бывают радиальными.
Для цеха с рассредоточенными нагрузками выбирается магистральная схема с несколькими магистралями питающимися от ТП. Цеховая ТП при этом должна иметь РУ низшего напряжения с числом линейных автоматических выключателей равным числу присоединенных магистралей.
Магистральная схема обеспечивает высокую универсальность и гибкость а также обладает малыми потерями электрической энергии.
Расположение приемников в цехе стационарное и равномерное что позволяет выполнить схему электроснабжения комплектными распределительными шинопроводами типа ШРА который изготовляется в виде отдельных секций.
Отдельные электроприемники подключаются либо к ШРА через ответвительные коробки кабелем или проводом проложенными в трубах в полу либо к распределительным пунктам с предохранителями или автоматическими выключателями которые в свою очередь подключаются непосредственно к ШРА.
Цех условно разбивается на семь участков:
Механическое отделение
Электроремонтное отделение
Гальванический участок
Заготовительное отделение
Кузнечно-термическое отделение
Инструментально-раздаточная кладовая склады материалов бытовые помещения
Определение расчетных нагрузок силовых и осветительных приемников электроэнергии цеха
Электрические нагрузки являются исходными данными для решения комплекса вопросов при проектировании системы электроснабжения цеха и в целом промышленного предприятия.
Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения и производится для выбора трансформаторов цеховых ТП токоведущих элементов компенсирующих установок защитных устройств и т.д.
Исходными данными для определения электрических нагрузок являются количество и мощность приемников электроэнергии находящихся в цехе категория по степени надежности характеристика помещений по окружающей среде.
Для определения расчетных нагрузок групп электроприемников цеха наибольшее применение получил метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузки. Этот метод позволяет по номинальной мощности и характеристике приемников определить расчетный максимум нагрузки.
Расчет электрических нагрузок ведется по длительному режиму работы приемников. При наличии приемников электроэнергии работающих в повторно-кратковременном режиме установленная мощность Ру кВт должна быть приведена к длительному режиму по одной из формул:
для двигателя повторно-кратковременного режима
для трансформаторов электропечей
для трансформаторов сварочных машин и сварочных трансформаторов ручной сварки
где Пв - номинальная (паспортная) продолжительность включения отн. ед.;
- паспортная мощность электродвигателя при относительной номинальной продолжительности включения кВт;
- паспортная мощность трансформатора кВ-А;
- коэффициент мощности электропечи сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.
Алгоритм расчёта таблицы №2 :
Все электроприемники разбиваются на характерные группы с одинаковым режимом работы например: металлорежущие станки насосы и вентиляторы подъемно-транспортные устройства электропечи и т.д.
По каждой характерной группе определяется суммарная номинальная мощность в которую входят мощности при ПВ=100%.
Расчет нагрузок ведется за наиболее загруженную смену длительностью Тсм для каждой группы приемников определяется средняя мощность
где - установленная (номинальная) мощность отдельных приемников;
Ки -коэффициент использования.
Для определения общего максимума нагрузки нескольких групп необходимо найти общее аффективное число электроприемников всех групп . Допускаются следующие упрощения по определению .
При отношении мощности наибольшего приемника в рассматриваемой группе к мощности наименьшего допускается принимать
При m>3 и Ки02 эффективное число электроприемников может определяться по упрощенной формуле
Далее определяется средневзвешенное значение коэффициента использования
По значениям и определяется значение коэффициента максимума Км
После этого определяется максимальная расчетная нагрузка
Расчетные активные и реактивные нагрузки силовых приемников по цеху в целом определяются суммированием соответствующих нагрузок по группам
Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса:
где -коэффициент спроса для освещения принимаемый по справочным данный
-установленная мощность приемников электрического освещения которая может быть определена по формуле
где - площадь цеха м2
- удельная нагрузка Вт м2
Полная расчетная мощность силовых и осветительных приемников без учета КУ определяется из соотношения
Для примера рассмотрим расчёт нагрузок группы А механического отделения механического цеха отдельно по приёмникам на примере вентилятора с Руст.=17 кВт
По справочнику определяем коэффициент использования и .
Расчёты для остальных приёмников аналогичны и сводятся в таблицу №2.
Металлорежущие станки
Итого по металлореж. станкам
Подъёмно-транспортные механизмы
Итого по 1 отделению
Ремонтное оборудование
Трансформатор сварочный для пайки
Полуавтомат для рядовой (025-3мм)
Намоточный станок(05-6мм)
Итого по ремонтному оборудованию
Итого по 2 отделению
Итого по металлорез. станкам
Итого по 3 отделению
Пресс однокривошипный двойного
Итого по 4 отделению
Сварочное оборудование
Итого по свар.оборудованию
Итого по 5 отделению
Электропечь сопротивления (1300°С)
Электропечь-ванна(850°С)
Электропечь сопр. шахтная (650°С)
Таль подвесная электрическая
Итого по 6 отделению
Итого по силовой нагрузке цеха
Осветительная нагрузка
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ ЦЕХОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЕЕ ТИПА ТИПА ТРАНСФРМАТОРОВ ИХ КОЛИЧЕСТВО И МОЩНОСТЬ НА ОСНОВЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧНСКОГО РАСЧЁТА
На подстанциях всех напряжений как правило применяется не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности.
;2 трансформаторные подстанции применяются в тех случаях когда большинство электроприёмников относится к первой или второй категориям.
Комплектные ЦТП должны размещаться с наибольшим приближением к центру питаемой ими нагрузки предпочтительно с некоторым смещением в сторону источника питания.
а) минимум занимаемой полезной площади цеха;
б) отсутствие помех производственному процессу;
в) соблюдение электрической и пожарной безопасности;
Выбор типа и числа трансформаторов
Потери мощности в цеховых трансформаторах:
Расчёт активной и реактивной мощности с учётом потерь трансформаторов и освещение территории:
Расчёт мощности компенсирующих устройств:
Выбираем 2*УКМ-04-ЭЛЭКО-Б102-875
Расчетная нагрузка с учетом компенсирующих устройств:
Определение расчетной мощности с учетом мощности КУ дает возможность уменьшить мощность трансформаторов и их количество.
Определяем плотность нагрузки:
( 02-устанавливаются трансформаторы мощностью 1000 кВА и менее)
Определяем количество трансформаторов в рассматриваемом цехе:
- номинальная мощность трансформатора кВА;
- расчетная мощность цеха кВА;
- коэффициент загрузки трансформатора который рекомендуется применять в следующих пределах:
- для цехов с преобладающей нагрузкой I категории при двухтрансформаторных подстанциях - 06 - 07;
-для цехов с преобладающей нагрузкой II категории при однотрансформаторых подстанциях с взаимным резервированием – 07-08;
- для цехов с преобладающей нагрузкой III категории - 09 - 095-1.
Определяем Кз в нормальном и аварийном режимах:
вариант: выбирается два трансформатора типа 2*ТМ-16010 с параметрами:
вариант: выбирается один трансформатор типа ТМ-40010 (с резервированием по НН ) с параметрами:
вариант: выбирается один трансформатор типа ТМ-63010 (с недогрузкой ) с параметрами:
Далее определяется экономически целесообразный режим для чего находят:
Реактивную мощность ХХ трансформатора:
Реактивную мощность потребляемую трансформатором при номинальной паспортной нагрузке:
Приведенные потери мощности ХХ трансформатора учитывающие потери в самом трансформаторе и в элементах системы создаваемые им в зависимости от реактивной мощности потребляемой трансформатором :
Аналогично потери КЗ:
где Кип - коэффициент изменения потерь (задается энергосистемой; когда величина его не задана можно принимать 007 кВтквар);
Приведенные потери мощности в одном трансформаторе:
Соответственно для двух трансформаторов:
где - коэффициент загрузки трансформаторов;
Потери электроэнергии в трансформаторах:
где Тг=8760 – число часов работы трансформатора в год;
Стоимость потерь электроэнергии Сп при заданной стоимости электроэнергии С0 потери электроэнергии кВт·ч:
-стоимость электроэнергии кВт·ч равный 2 руб;
Годовые амортизационные отчисления на подстанции:
К - капитальные вложения на трансформаторы тыс. р.;
- коэффициент амортизационных отчислений равный 006;
Суммарные годовые эксплуатационные расходы:
После этого определяются затраты:
-коэффициент эффективности капиталовложений зависит от срока окупаемости равный 015;
Расчет ведется для каждого из рассматриваемых вариантов и выбирается вариант с меньшими приведенными затратами.
Второй вариант оказывается выгодней значит мы ставим один трансформатор типа ТМ-40010.
ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА
Схемы электрических сетей внутрицехового распределения электроэнергии должны выполняться с учетом обеспечения необходимой степени надежности питания электроприёмников наглядности удобства и безопасности эксплуатации наименьших потерь электроэнергии и затрат.
Под распределительными понимают сети отходящие от пунктов щитов или шинопроводов непосредственно к электроприёмникам.
Расположение приёмников в цехе стационарное и равномерное что позволяет выполнить схему электроснабжения комплектными распределительными шинопроводами типа ШРА который изготовляется в виде отдельных секций.
Отдельные электроприёмники подключаются либо к ШРА через ответвительные коробки кабелем или проводом проложенными в трубах в полу либо к распределительным пунктам с предохранителями или автоматическими выключателями которые в свою очередь подключаются непосредственно к ШРА.
ОБОСНОВАНИЕНАПРЯЖЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
При наличии электроприёмников с интервалом мощностей кВт принимаем напряжения распределительной сети переменный ток частота 50 Гц. Это напряжение также выгодно для освещения 220 В.
РАСЧЁТ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ
Расчёт цеховых сетей. Выбор сечений проводов
Составим 2 варианта схемы электроснабжения цеха. Расчёт каждого варианта начинается с определения номинального тока электроприёмников:
Номинальный ток трансформаторов сварочных машин:
Номинальный ток трансформаторов электрических печей:
Сечения проводов и кабелей выбираем по условию:
где - допустимый ток провода.
Распределительную сеть выполняем проводом АПВ (алюминиевые жилы поливинилхлоридная изоляция). Для питания силовых пунктов выбираем кабель марки АПВБГ (алюминиевые жилы изоляция из полиэтилена оболочка из поливинилхлоридного пластиката броня из двух стальных лент с противокоррозионным покрытием).
Для проводов предусматриваем скрытую прокладку в изоляционных трубах в полу. Диаметр труб D выбираем по формуле:
где -наружные диаметры проводов;
-число проводов и кабеля данного диаметра.
Для выбора диаметра труб в зависимости от количества проводов и размера сечения можно использовать данную таблицу:
Площадь поперечного сечения провода мм2
Внешний диаметр трубы мм
Питание ПТУ осуществляется троллеями. Они бывают:
-троллейные шинопроводы
-гибкие кабельные токопроводы
Открытые главные троллеи используются для питания ПТУ работающих с жидкими или горячими металлами в помещениях содержащих токопроводящую пыль в помещениях с температурой окружающей среды в зоне прохождения троллеи выше 40 градусов во всех остальных помещениях в которых применение троллейных шинопроводов не целесообразно.
Троллейные шинопроводы рекомендуются для питания ПТУ со скоростью перемещения не более 1 мс и грузоподъёмностью не более 50 тонн в помещениях с нормальной средой кроме особо сырых в электротехнических помещениях в тех случаях когда применение открытой главной троллеи недопустима по условию опасности поражения электрическим током в помещениях с улучшенной отделкой в стеснённых условиях.
Гибкие кабельные токопроводы применяются для питания одиночных редко используемых ПТУ с расчётным током до 100 А и ограничением перемещения до 40 м в пожароопасных и взрывоопасных зонах.
Выполним расчёт троллейной линии механического отделения для крана с мощностью 242 кВт и грузоподъёмностью 5 тонн на которой установлены ЭД:
подъёма груза 185 кВт =885%; Соs φ=092; пусковой ток 229А;
тележки 15 кВт =81%;
перемещение моста 2*22 кВт; =83 %;
Длина расчётного участка линии L=8 м номинальный ток 380 В.
Выполним расчёт троллейной линии заготовительного отделения для крана с мощностью 73 кВт на которой установлены ЭД:
подъёма груза 4 кВт =865%; Соs φ=089; пусковой ток 59А;
тележки 11 кВт =775%;
перемещение моста 2*11 кВт; =775 %;
Выполним расчёт троллейной линии сварочного отделения для крана с мощностью 53 кВт на которой установлены ЭД:
подъёма груза 22 кВт =83%; Соs φ=087; пусковой ток 30А;
Выполним расчёт троллейной линии кузнечно-термического отделения для крана с мощностью 73 кВт на которой установлены ЭД:
Выбор силового пункта шинопровода
После того как намечено питание приёмников от силовых распределительных пунктов (СП) рассчитываются нагрузки СП методом упорядоченных диаграмм.
Определяем эффективное число электроприёмников СП:
Определяем средний коэффициент использования:
Определяем расчётный коэффициент .
Определяем расчётную активную реактивную и полную мощности СП:
После этого определяем расчётный ток СП:
Выбирается сечение кабеля питающего СП исходя из условия:
Выбранные проводники необходимо проверить по условию допустимой потери напряжения. Для этого рассчитывается падения напряжения на каждом участке линии.
-удельное активное сопротивление проводника;
-удельное индуктивное сопротивление проводника.
Затем итоговая потеря напряжения каждого участка определяется как сумма потерь напряжения самого участка и всех предыдущих участков.
Итоговая потеря напряжения сравнивается с допустимой потерей напряжения .
минимальное напряжение на каждом удалённом электроприёмнике принимается равным 95 %
потери напряжения в трансформаторе ЦТП.
Должно выполняться условие .
Тип СП выбирается по следующим условиям:
По номинальному току СП:
По допустимому числу ответвлений СП:
По номинальному току аппарата защиты установленного на ответвлениях .
Если электроприёмники питаются от шинопровода то для его выбора также проводится расчёт методом упорядоченных диаграмм.
Пример расчёта для токарно-винторезного станка Варианта №1:
Определяем номинальный ток электроприёмника:
Из условия принимается требуемое сечение провода АПВ 16 мм2 с .
Определяем эффективное число приемников ШРА-1:
Определяем расчетный коэффициент
Определяем расчетную активную реактивную и полную мощности ШРА-1:
Определяем расчётный ток:
Выбираем сечение кабеля питающего ШРА-1 исходя из условия АПВБГ 4х25-04 с
Выбранные проводники проверяем по условию допустимой потери напряжения. Для этого рассчитываем падения напряжения на каждом участке линии.
Выбираем тип шинопровода ШРА73-250 с номинальным током 250 А.
Результаты расчета цеховой сети и выбора силовых пунктов и шинопроводов приведены в таблице 3 и 4:
Выбор сечений проводов (Вариант №1) Таблица №3
Марка сечения жил провода
в метал. гиб. рукавах
Выбор силового пункта шинопровода (Вариант №1) Таблица №4
Марка сечения жил кабеля
СП-2(4) ПР 8503-1130 (8 отх. линии)
СП-1 (7) ПР 8503-1130
СП-3(9) ПР 8503-1133 (10 отх. линии)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПО ВЫБОРУ СХЕМЫ
Целью технико-экономических расчётов является определение оптимального варианта схемы параметров электросети и её элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна много вариантность решений задач которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений.
При технико-экономических расчётах систем промышленного электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:
- технические при которых сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметров характеризующих каждый рассматриваемый вариант;
- экономические при которых расчёт сравниваемых вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники с учётом одних и тех же экономических показателей характеризующий каждый рассматриваемый вариант.
Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям предъявляемым к системе промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами отраслевыми инструкциями и ПУЭ.
В соответствии с существующей методикой технико-экономических расчётов в качестве основного метода оценки рекомендуется метод срока окупаемости. В этом случае показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные (текущие) эксплуатационные расходы.
Экономические (стоимостные) показатели в большинстве случаев являются решающими при технико-экономических расчётах. Однако если рассматриваемые варианты равноценны в отношении стоимостных показателей предпочтение отдают варианту с лучшими техническими показателями.
При проектировании промышленного объекта производится выбор наиболее целесообразного варианта выполнения этого объекта на основе всестороннего анализа технических и экономических показателей. К техническим показателям относятся надежность удобство эксплуатации долговременность сооружения объем текущих и капитальных ремонтов степень автоматизации и т. д.
Основными экономическими показателями являются капитальные
вложения (затраты) и ежегодные эксплуатационные (текущие) расходы. Только сопоставление и анализ всех технико-экономических показателей характеризующих возможные варианты позволяет произвести выбор наилучшего решения.
При рассмотрении трех и более вариантов критерием экономичности является минимум приведенных затрат тыс рубгод
где pн — нормативный коэффициент экономической эффективности равный 015; К— единовременные капитальные вложения тыс. рубгод (в общем случае состоят из капитальных затрат на сооружение питающих линий Кл установку высоковольтной аппаратуры Кэл.аи установку силовых трансформаторов КТП); Сэ — ежегодные эксплуатационные расходы тыс. рубгод; СЭ=Сп+Са; Сп — стоимость потерь электроэнергии тыс. рубгод; Са — коэффициенты отчисления соответственно на амортизацию и текущий ремонт.
Технико-экономический расчет линии
Капитальные вложения на участок линии определяются:
где – стоимость 1 м линии; - количество линий; - длина участка.
Коэффициент загрузки рассматриваемого участка:
Потери активной мощности на участке линии:
Потери электроэнергии на участке линии:
Стоимость потерь электроэнергии на участке:
где – стоимость 1 кВт·ч электроэнергии.
Стоимость амортизационных отчислений:
где коэффициент амортизационных отчислений для кабельных линий
Технико-экономический расчет участка линии покажем на примере линии ШРА1-1 варианта №1:
Используем провод марки АПВ-4(1*16) длиной 04 метра стоимость 1 км провода по справочным данным равно 7760 рублей.
Определение капитальных затрат:
Коэффициент загрузки провода:
Расчет остальных линий приведен в таблице 5.
Технико-экономический расчет кабельных линий и проводов Таблица №5
Технико-экономический расчёт силовых пунктов
Для приема и распределение электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.
Приведу пример технико-экономического расчёта варианта №1:
На СП-1 устанавливаются шкафы ШРС1-20У3 стоимостью 13095 рублей.
Определяем ежегодные амортизационные отчисления:
Расчет остальных линий приведен в таблице 6:
Определяем наиболее выгодный вариант электроснабжения. Для этого определяем срок окупаемости:
Срок окупаемости оказался меньше 7-8 лет поэтому принимаем вариант с большими капитальными вложениями и меньшими эксплуатационными расходами то есть вариант №1.
ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ЦЕХОВОЙ СЕТИ
Выбор контакторов и магнитных пускателей
Для печей и сварочных аппаратов выбираем контакторы по следующим условиям:
По номинальному напряжению:
По номинальному току:
По категории применения
Так как необходимые для данного оборудования контакторы имеют категорию применения АС-3 то для них должны соблюдаться следующие условия:
где - ток отключения; - пусковой ток электроприемника.
Для вентиляторов выбираем магнитные пускатели по аналогичным условиям.
Для примера рассмотрим выбор контактора для линии СП1-26.1:
Токи электроприёмника:
Как видно все условия выполняются значит принимаем к установке контактор КТ600001. Выбор контакторов для других линий аналогичен.
Для примера рассмотрим выбор магнитного пускателя для линии ШРА1-21.1:
Как видно все условия выполняются значит принимаем к установке магнитный пускатель ПМЛ-1210. Выбор пускателей для других линий аналогичен.
Выбор предохранителей и автоматических выключателей
Предохранители выбираем по следующим условиям:
По току плавкой вставки: .
Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям:
По току теплового расцепителя:
-для нерегулируемого расцепителя
-для регулируемого расцепителя
По току электромагнитного расцепителя:
Для примера рассмотрим выбор предохранителя для линии ШРА1-7:
Параметры предохранителя:
К установке примем предохранитель типа ПН2-100 с
Проверим выполнение условий: то есть
где -для металлообрабатывающих станков с лёгкими условиями пуска.
Как видно условие выполняется значит данный предохранитель подходит.
Далее проверяем соответствие сечения провода:
-не выполняется следовательно увеличиваем сечение провода до АПВ-4(1*6) с
Рассмотрим пример выбора автоматического выключателя для линии СП1-28:
Параметры автоматического выключателя ВА22-27:
Как видно необходимые условия выполняются проверим соответствие сечения провода АПВ-4(1*25):
-выполняется значит принимаем к установке ВА22-27.
Рассмотрим выбор автоматического выключателя для линии ТП-СП2:
Параметры автоматического выключателя ВА21-27:
Как видно необходимые условия выполняются проверим соответствие сечения провода АПВБГ-4*6:
-выполняется значит принимаем к установке ВА21-27
КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ СХЕМЫ
Цеховые электрические сети выполняются шинопроводами кабельными линиями и проводами. В цехе сеть выполнена с помощью комплектного распределительного шинопровода типа ШРА 73-250 с номинальным током 250 А который поставляется в виде отдельных секций они представляют собой три или четыре шины заключенные в оболочку и скрепленные самой оболочкой или изоляторами.
Для выполнения прямых участков линий служат прямые секции для поворотов - угловые для присоединений - присоединительные. Соединение секций на месте их монтажа выполняется сваркой болтовыми или штепсельными креплениями. Отдельные приемники подключаются к ШРА через ответвительные коробки проводом марки АПВ проложенными в металлических гибких рукавах.
Для штепсельного соединения ответвительных коробок на секциях шинопровода предусмотрены окна с автоматическими закрывающимися шторками. Это обеспечивает безопасное присоединение коробок к шинопроводу находящемуся под напряжением в процессе эксплуатации. При открывании крышки коробки питание приемника электроэнергией прекращается.
Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготавливают шкафа серий ПР 8503 защищенного исполнения. Шкафы имеют на вводе и выводе автоматический выключатель. Номинальные токи шкафов ПР 8503 составляют от 160 до 630А.
В данном расчётном задании было выполнено электроснабжение механического цеха. Были решены следующие поставленные задачи:
- рассчитаны электрические нагрузки;
- произведён выбор цеховой трансформаторной подстанции на основании технико-экономического сравнения трёх вариантов;
- произведён расчёт двух вариантов схем электроснабжения цеховых приемников;
- выбраны коммутационные аппараты и защитная аппаратура;
- на основании технико-экономического сравнения была выбрана наиболее оптимальная схема электроснабжения цеха.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Указания по расчету электрических нагрузок РТМ 36.18.32.4-92.
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов- М.: Энергоатомиздат 1987
Правила устройства электроустановок- М.: Госэнергонадзор 2000
Справочная книга электрика под редакцией В.И. Григорьева-М. Колос 2004
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: А.А.Федоров Г.В.Сербиновский-М.:Энергия 1981
А.А.Федоров В.В.Каменева Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.-3-е изд. перераб. и доп.-М.: Энергия 1979
Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учеб. пособие для электроэнергетических специальностей вузов. Под ред.Неклепаева Б. Н. – 3-е изд. перераб. И доп. – М.: Энергия 1978
Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов - М.: Высшая школа 1986
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудованияПод ред. Ю.Г.Барыбина. М.: Энергоатомиздат 1991-464с.
Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб.пособие. - М.: Форум-Инфра-М 2006 – 480 с. – (Высшее образование).

вариант №1.dwg

Бытовое помещение №1
Деревообрабатывающий блок
Компрессорная станция
Экипировочная тепловозов
Ремонтно-механический цех
Скрапоразделочное отделение
завода горношахтного
. Гальванический участок
. Кузнечно-термическое
. Заготовительное отделение
токарно-винторезной станок
вертикально-сверлильный станок
резьбонарезной станок
поперечно-строгальный станок
копировально-фрезерный станок
координатно-расточный станок
внутришлифовальный станок
сушильный электрошкаф
трансформатор сварочный
балансировочный станок
настольно-сверлильный станок
ГППn2-ТРДН-250001106
I.механическое отделение
Электроремонтное отделение
Гальванический nучасток
Кузнечно-термическое отделение
Заготовительное отделение
Инструментально-nраздаточная кладоваяnсклады материаловnбытовые помещения
обдирочно-шлифовальный станок
горизонтально-расточный станок
вальцы чистоправильные
Электроснабжение механического
цеха машиностроительного завода
РЗ-1400200.62-057-07
Генеральный план цеха с размещением
оборудования и силовой сетью 0.4 кВ

Ген план цеха.dwg

Электроснабжение завода
горношахтного оборудования
Генеральный план цеха с размещением
оборудования и силовой сетью 04 кВ
. Гальванический участок
. Кузнечно-термическое
. Заготовительное отделение
раздаточная кладовая
токарно-винторезной станок
вертикально-сверлильный станок
резьбонарезной станок
поперечно-строгальный станок
копировально-фрезерный станок
координатно-расточный станок
внутришлифовальный станок
сушильный электрошкаф
трансформатор сварочный
балансировочный станок
пресс гидравлический
электропечь сопротивления
настольно-сверлильный станок
преобразователь сварочный

однолинейка.dwg

Бытовое помещение №1
Деревообрабатывающий блок
Компрессорная станция
Экипировочная тепловозов
Ремонтно-механический цех
Скрапоразделочное отделение
завода горношахтного
. Гальванический участок
. Кузнечно-термическое
. Заготовительное отделение
токарно-винторезной станок
вертикально-сверлильный станок
резьбонарезной станок
поперечно-строгальный станок
копировально-фрезерный станок
координатно-расточный станок
внутришлифовальный станок
сушильный электрошкаф
трансформатор сварочный
балансировочный станок
настольно-сверлильный станок
Длина участка сети м
Марка и сечение провода
Номинальная мощность кВт
зубофрезерный станок
ГППn2-ТРДН-250001106
Электроснабжение механического
цеха машиностроительного завода
РЗ-1400200.62-057-07
Однолинейная и расчётная схемы
хУКМ-04-ЭЛЭКО-Б102-87.5
Шкаф шинопровода шинопровода
Тип и ном. ток аппарата
№ и тип нагревательного
элемента пускателя ном. ток
и уставка пасцепителя авт.
Наименование механизма
и № по технологическому
Настольно-сверлильный
Вертикально-сверлильный
Горизонтально-расточный
Поперечно-строгальный

троллея.docx

Расчёт троллейной линии
Питание ПТУ осуществляется троллеями. Они бывают:
-троллейные шинопроводы
-гибкие кабельные токопроводы
Открытые главные троллеи используются для питания ПТУ работающих с жидкими или горячими металлами в помещениях содержащих токопроводящую пыль в помещениях с температурой окружающей среды в зоне прохождения троллеи выше 40 градусов.
Троллейные шинопроводы рекомендуются для питания ПТУ со скоростью перемещения не более 1 мс и грузоподъёмностью не более 50 тонн в помещениях с нормальной средой кроме особо сырых в электротехнических помещениях в тех случаях когда применение открытой главной троллеи недопустима по условию опасности поражения электрическим током.
Гибкие кабельные токопроводы применяются для питания одиночных редко используемых ПТУ с расчётным током до 100 А и ограничением перемещения до 40 м в пожароопасных и взрывоопасных зонах.
Выполним расчёт троллейной линии механического отделения для крана с мощностью 242 кВт и грузоподъёмностью 5 тонн на которой установлены ЭД:
подъёма груза 185 кВт =885%; Соs φ=092; пусковой ток 229А;
тележки 15 кВт =81%;
перемещение моста 2*22 кВт; =83 %;
Длина расчётного участка линии L=20 м номинальный ток 380 В.
Выбираю сталь 40*40*4
По справочнику определяю
который не превышает 3-4%
Выполним расчёт троллейной линии заготовительного отделения для крана с мощностью 73 кВт на которой установлены ЭД:
подъёма груза 4 кВт =865%; Соs φ=089; пусковой ток 59А;
тележки 11 кВт =775%;
перемещение моста 2*11 кВт; =775 %;
Длина расчётного участка линии L=12 м номинальный ток 380 В.
который не превышает 3-4%.
Выполним расчёт троллейной линии сварочного отделения для крана с мощностью 53 кВт на которой установлены ЭД:
подъёма груза 22 кВт =83%; Соs φ=087; пусковой ток 30А;
Длина расчётного участка линии L=7 м номинальный ток 380 В.
Выполним расчёт троллейной линии кузнечно-термического отделения для крана с мощностью 73 кВт на которой установлены ЭД:
Длина расчётного участка линии L=11 м номинальный ток 380 В.