Электроснабжение механосборочного цеха

Задание 68.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА “ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ”
”Потребители электроэнергии”
Тема: ” Электроснабжение механосборочного цеха”.
ПРИНЯЛ: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Пояснительная записка.
Характеристика анализ основных исходных данных для проектирования системы цехового электроснабжения.
Формирование первичных групп электроприемников для проектируемой электрической сети цеха.
Выбор силового исполнительного электрооборудования по заданной установленной мощности электроприемников.
Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников. Расчет ответвлений к электроприемникам.
Расчет электрических нагрузок первичных групп электроприемников.
Расчет осветительных нагрузок цеха.
Разработка схемы питания силовых электроприемников цеха и выбор конструктивного ее исполнения.
Расчет электрических нагрузок узлов электрической сети и всего цеха.
Выбор сетевых электротехнических устройств (ШР ШРА ШМА) и аппаратов защиты в них.
Выбор сечений проводов и кабелей для силовой сети проектируемого цеха.
Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ.
Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях цеха.
Рассчитать токи трехфазного и однофазного короткого замыкания на напряжение до 1 кВ.
Проверка на электодинамическую стойкость к токам КЗ ШР (ШРА) и на успешность срабатывания от токов КЗ защитного аппарата линии питающей ШР (ШРА) выбранные панели ВРУ. Выполнить проверку по условию успешного срабатывания при однофазном коротком замыкании автоматического выключателя QF2.
Определение величины напряжения на зажимах наиболее удаленного от ВРУ (ТП) электроприемника цеха.
Список используемой литературы.
Лист 1. План цеха с расположением технологического оборудования и силовой сетью. Принципиальная схема силовой электросети. Формат А 1.
Целью проектирования системы электроснабжения механического цеха является разработка проекта технической системы обеспечивающей электроэнергией электроприемники и удовлетворяющей требованиям надежности экономичности и безопасности технического обслуживания и ее ремонта.
Эта цель достижима путем выполнения многовариантных расчетов системы электроснабжения и выбора наиболее оптимального с учетом требований действующих нормативных материалов на проектирование монтаж и эксплуатацию систем электроснабжения.
Рационально выполненная современная система электроснабжения цеха должна удовлетворять ряду требований: экономичности и надежности безопасности и удобства эксплуатации обеспечения качества электроэнергии уровней напряжения стабильности частоты и т. п. При этом должны по возможности применяться решения требующие минимальных расходов на монтаж и эксплуатацию системы электроснабжения цеха.
При проектировании системы электроснабжения цеха учитывались многочисленные факторы к числу которых относятся потребляемая мощность графики нагрузок крупных потребителей характер нагрузок число расположение мощность напряжение и другие параметры располагаемого источника питания. Также учитывались особенности технологии данного вида производства и ее развитие.
Курсовой проект состоит из расчётно-пояснительной записки и графической части.
По надежности электроснабжения проектируемого цеха принимаем третью категорию так как при исчезновении электропитания не приведет к угрозе жизни и здоровья персонала цеха массовому недоотпуску продукции остановки и прерывания технологического процесса или массовому простою механизмов.
Окружающая среда оказывает большое влияние на выбор применяемого электрооборудования. Каталоги и технические условия на электрооборудование составляемые фабриками изготовителями и согласованные с потребителями определяют область их применения включая и условия окружающей среды.
Условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование определяются температурой воздуха влажностью наличием агрессивных газов и пыли возможностью возникновения условий взрывопожароопасности.
Так как в исходном задании не указывались условия то принимаем нормальные условия окружающей среды в проектируемом цехе; не пыльная химически активных сред нет не пожаровзрывоопасная влажной среды нет.
По категории электробезопасности цех относится к категории без повышенной опасности так как пол нетокопроводящий деревянный открытая проводка отсутствует электрооборудование выполнено в закрытом исполнении.
В основном помещении цеха имеется большое количество электроприемников равномерно распределенных по помещению что позволяет применить распределительный шинопровод. Так-же имеется в основном помещении кран-балка что не исключает возможность применения шинопровода при размещении его вдоль стены и опорных колонн конструкций цеха. Питание вспомогательного оборудования в связи с малым их количеством возможно осуществить силовыми шкафами типа ПР 85 и ШР 86.
Питание проектируемого цеха возможно осуществить двумя различными схемами. Согласно задания на расстоянии 70 метров от цеха находится ТП от которого возможно запитать цеховое ВРУ по кабельной линии 04 кВ. Также при высокой расчетной мощности возможно питание осуществить от цеховой ТП установленной в здании проектируемого цеха. Данный выбор осуществим на основе расчетов мощности потребляемой цехом.
Для определения электрических нагрузок учитываем режим работы мощность напряжение и род тока электроприемников. В проектируемом цехе предполагаем в основном продолжительный режим работы электрооборудования напряжение сети 380 В род тока переменный трехфазный. Кран-балка работает в повторно-кратковременном режиме. Предполагаем продолжительность включения кран-балки ПВ=40 %.
Характеристики электроприемников цеха сведем в таблицу 1.1.
План конструкции проектируемого цеха и размещения в нем электроприемников представлен на листе 1 графической части проекта.
Таблица 1.1 – Характеристика электроприемников цеха по наименованию и мощности.
Наименование электроприемников.
Радиально-сверлильный станок
Холодновысадочный автомат
Токарно-винторезный станок
Отрезной ножовочный станок
Листогибочный станок
Круглошлифовальный станок
Универсально-заточный станок
Бесцентрошлифовальный станок
Плоскошлифовальный станок
Электроискровой шлифовальный станок
Насос эмульсий и воды
Резьбонакатной станок
Универсальный станок с ЧПУ
Сварочный выпрямитель
Одной из задач при проектировании цехового электроснабжения является формирование групп электроприемников. По этим группам определяются расчетные нагрузки которые учитываются при намечаемых вариантах схем электроснабжения.
В данном проектируемом цехе отсутствуют электроприемники большой мощности (запитываются от цеховой ТП или ВРУ). Следовательно электропитание проектируемого цеха планируется осуществить следующим способом; все находящееся оборудование в основном помещении подключим к шинопроводу во вспомогательных помещениях питание осуществим от силовых пунктов кран-балка будет запитываться от силового пункта.
Распределение электроприемников по группам представлено в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Распределение электроприемников по группам.
Эквивалентный электродвигатель выбирается для определения неизвестных номинальных величин электроприемника таких как - КПД коэффициента мощности - cosφ кратность пускового тока к номинальному - IпIн в зависимости от установленной мощности - Руст. Зная полученные величины становится возможным рассчитать номинальный ток эквивалентного электродвигателя Iн и пускового тока Iп. Правильный расчет токов способствует обоснованному выбору защитных аппаратов и проводников системы электроснабжения.
К выбору рекомендуются асинхронные электродвигатели серии А4 основного исполнения с синхронной частотой 1500 ÷ 3000 обмин со степенью защиты IP44.
Электродвигатель необходимо выбирать таким образом чтобы его номинальная мощность соответствовала мощности приводного механизма по выражению:
– установленная мощность оборудования кВт;
– номинальная мощность электродвигателя кВт.
Двигатель должен быть выбран в соответствии с напряжением заводской сети согласно выражению:
– номинальное напряжение электродвигателя кВ;
– номинальное напряжение сети кВ.
Для установленных приводов электроприемников в ремонтно-механическом цеху применяем асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А (n=3000обмин).
Считаем напряжение сети к которой подключен электроприемник равным Uс= 380 В тогда номинальное напряжение эквивалентного электродвигателя Uном = 380 В.
Рассмотрим пример выбора эквивалентного двигателя для электроприемника с номером по плану №1:
Принимаем по [2] электродвигатель 4A160S2У3 со следующими параметрами:
Pном = 15 кВт; =0880; cosφ=091; Кпуск=70.
Выбранный эквивалентный электродвигатель удовлетворяет условиям 3.1 3.2.
Номинальная мощность электродвигателя повторно-кратковременного режима работы (кран-балка) определяется по формуле:
– продолжительность включения в относительных единицах. %
Выберем эквивалентный двигатель для кран-балки ПВ=40%:
Принимаем по [2] электродвигатель MKTF111-6 со следующими параметрами:
Pном = 22 кВт; =072; cosφ=079.
Эквивалентные электродвигатели для остальных электроприемников выбираются аналогично. Результаты выбора приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 – Выбор эквивалентных электродвигателей.
Наименование оборудования
Эл. шлифовальный ст.
Защиту электроприемников от токов перегрузки и токов короткого замыкания выполняем автоматическими выключателями серии ВА 51 которые монтируются в СП а также автоматическими выключателями серии АЕ 2000 которые монтируются в ШРА.
Многие производственные механизмы и установки например обрабатывающие станки мощные электрические печи выпускаются со встроенной аппаратурой управления и защиты. Поэтому при проектировании электрооборудования выбор такой аппаратуры не осуществляется.
Вентиляционные установки насосы и грузоподъемные механизмы (кран–балки подъемники и др.) поставляются без коммутационных и защитных аппаратов. Для этих установок осуществляем расчет и выбор коммутационной и защитной аппаратуры.
Для управления электродвигателями применяем магнитные пускатели серии ПМЛ или ПМА.
Расчетный ток трехфазного электродвигателя вычисляется по выражению:
– номинальное напряжение сети кВ;
– номинальный коэффициент мощности электроприемника;
– номинальный коэффициент полезного действия.
Пусковой ток двигателя:
– кратность пускового тока по отношению к Iном.
Номинальные токи автоматического выключателя Iном а и его расцепителя Iном р выбираются по следующим условиям:
Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.р проверяется по условию:
— коэффициент надежности.
При выборе электромагнитного расцепителя для одиночных электродвигателей в выражениях (4.3) – (4.5) Iр =Iном и Iп =Iпуск.
В формуле (4.5) коэффициент Кн учитывает погрешность определения Iп и разброс защитных характеристик электромагнитных расцепителей выключателей. Значение Кн обеспечивает невозможность ложного отключения линии при пуске электродвигателя для разброса время-токовых характеристик. Значение Кн принимаются в зависимости от типа автоматического выключателя. При отсутствии таких данных можно принять Кн=125 15 [2] стр. 124.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя как правило устанавливается изготовителем в зависимости от Iном р:
– кратность тока отсечки.
С учетом (4.5) расчетное значение кратности тока отсечки определяется по выражению:
Выберем выключатель для приёмника №1 по плану используя формулы (4.1-4.7).
Расчетный ток электроприемника:
Пусковой ток электроприемника:
Iпуск= Кпуск ·Iр=70·2466=17265.А.
Принимаем выключатель ВА 51Г-25 с параметрами: Iна=25 А; Iнр=25.А; Кто =10:
Условия выбора выполняются окончательно принимаем выключатель ВА51Г-2525.
Выбор остальных автоматических выключателей аналогичен и сведён в таблицу 4.1.
Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются и проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током Iр по условию:
– расчетный ток электроприемника;
– поправочный коэффициент учитывающих условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки Кп=1);
– кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению к току срабатывания защитного аппарата;
– номинальный ток защитного аппарата.
Для автоматических выключателей с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой Kз = 1 для предохранителей Kз = 1 для сетей которые защищаются от перегрузки согласно [12] табл. П 6.11 стр. 36.
Для подключения электроприемников используем провода АПВ проложенные в трубах. Условия прокладки в проектируемом цехе нормальные следовательно коэффициент прокладки Кп=1.
Так для ответвления к ЭП №1 Iр = 2466.А защищаемого автоматическим выключателем с Iз = 25.А прокладываем провода АПВ от СП в пластмассовой трудногорючей трубе. Трубы используем для защиты проводов от механических повреждений а также для удобства монтажа в случае надобности замены проводов. Труба проложена в полу залитым бетоном трубы выводятся над уровнем пола на отметку 100 мм. (Кп=1):
Выбираем провода марки АПВ 5x4 c Iдоп = 27 А. [2]. Прокладываем в бетонном полу в пластмассовой трубе с условным диаметром 32 мм. [12] табл. П 6.13 стр. 37.
Для остальных электроприемников выбор сводим в таблице 4.2.
Выбор магнитных пускателей осуществляется из соотношения
– номинальный ток нагревательного элемента теплового реле.
Для ЭП №14 Iр=72 А. Выбираем пускатель марки ПМЛ 110004 с Iном = 10. А.
Таблица 4.1 – Выбор защитной аппаратуры для защиты электроприемника и питающего кабеля для СП.
Параметры электроприемника
Электроискровой шлифовальный ст.
Таблица 4.2 – Выбор проводников ответвлений
Параметры проводника
Расчетные нагрузки от силовых электроприемников для первичной группы определяется методом упорядоченных диаграмм.
Метод упорядоченных диаграмм является основным методом при расчете нагрузок. Этот метод возможен когда известны единичные мощности электроприемников их количество и технологическое назначение [2]. стр. 75.
Рассмотрим расчет СП 1. kи cosφ [2]. табл.2.2.
Данные сведем в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 – Расчет нагрузок для СП 1.
Эл. шлифовальный станок
Групповой коэффициент использования
Эффективное кол. электроприемников
Коэффициент расчетной мощности
Расч. активная нагрузка группы эл.приемников
Расчетная реактивная нагрузка
Полная максимальная нагрузка
Расч. максимальный ток группы эл.приемников
Определяем средне активную и реактивную нагрузки за наиболее загруженную смену:
Аналогично рассчитывается Рсм2 Qсм2 и т.д. результаты сводим в таблицу 5.1.
Определяем групповой коэффициент использования:
Определяем эффективное количество электроприемников:
По nэ и Ки определяем коэффициент расчетной нагрузки; Кр=178.[2]. табл. 2.3
Определив коэффициент расчетной нагрузки рассчитываем расчетную активную нагрузку группы электроприемников;
Определим средневзвешенный cosφср.взв:
тогда tgφср.взв=168.
Расчетная реактивную нагрузку определяем по формуле:
Определяем полную максимальную нагрузку:
Расчетный максимальный ток группы электроприемников:
– наибольший пусковой ток данного электроприемника;
– коэффициент использования для наиболее мощного эл.приемника;
– номинальный ток данного электроприемника.
Результаты расчета сведем в таблицу 5.1. остальные результаты расчета СП и ШРА сведем в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 – Расчет силовых и осветительных нагрузок цеха.
Установленная мощность
Средняя нагр.за наиболее загруженную смену
Максимальные расчетные нагрузки.
Определение расчетной осветительной нагрузки выполняем методом коэффициента спроса. Установленная мощность освещения вычисляем методом удельной мощности на единицу площади освещаемого помещения.
Удельная мощность освещения представляет собой отношение суммарной мощности всех источников света к площади освещаемого ими помещения.
Расчет данным методом сводится к следующему:
по таблице наиболее близко отвечающей заданным условиям принимается величина удельной мощности;
определяется установленная мощность источников света в помещении:
Поскольку для проектируемого цеха нет требований к цветопередаче то в проектируемом цеху для освещения принимаем светильники с лампами ДРЛ. Нормируемая освещённость для ремонтно-механического цеха составляет 250 Лк. Удельная мощность приходящаяся на 100 Лк при площади помещения более 1500 м2 и высоте помещения 8 - 12 м составляет- 44 Вт м2 при использовании светильников РСП 05 с лампами ДРЛ [12] табл. П 6.14 стр. 38. Тогда удельная мощность приходящаяся на 250 Лк будет равна Руд = 25·44=110 Втм2.
Расчетная активная мощность:
Руст=F·Руд= (24x78)·110·10-3=2059.кВт.
– удельная мощность осветительной нагрузки цеха Втм2.
Значение коэффициента спроса для сети рабочего освещения производственных зданий применяется Кс=10 для мелких производственных помещений.
Расчетная установленная мощность осветительных электроприемников проектируемого цеха
Рр.осв=Кс ·Кпра·Руст=10·11·2059=2265.кВт;
– коэффициент спроса осветительной нагрузки;
– коэффициент учитывающий потери в пускорегилирующей аппаратуре газоразрядной лампы;
– установленная мощность светильников цеха кВт.
Значение мощности cosφ=05 – для светильников с разрядными лампами высокого давления (ДРЛДРИ).
Расчетная реактивная мощность:
Qр.осв=Рр.осв·cosφ=2265· cos05=2265·173=3923.кВт;
Так как расчетная мощность цеха менее 400 кВА то в качестве источника питания проектируемого цеха принимаем ВРУ.
Электрическую сеть цехового электроснабжения выполняем по радиальной схеме. Преимущество радиальной схемы является высокая надежность электроснабжения удобство эксплуатации возможность применения простых устройств автоматизации. Однако такая схема не обладает необходимой гибкостью и требует значительных затрат на низковольтное оборудование щитов и цеховых сетей.
В проектируемом цехе установлено разное по типу и мощности электрооборудование которое размещается в разных помещениях. Питание электроприемников в таких помещениях осуществляется от силовых шкафов. Основное помещение цеха размещено в центре здания в котором имеется большое количество электроприемников равномерно распределенное по площади. Данные электроприемники запитываются от шинопровода.
В процессе расчета нагрузок первичных групп электроприемников вычислили расчетную мощность силовых и осветительных нагрузок которые не превышают 400 кВА. Исходя из данных расчетов целесообразнее питание проектируемого цеха осуществлять от вводно-распределительного устройства (ВРУ).
Питание ВРУ осуществляется от ТП 1004 кВ через линейный выключатель QF2 установленный в ячейке ТП 1004 кВ. К выключателю подключен кабель АВВГ который проложен в земле. Кабель заводится непосредственно в помещение ВРУ и подключается к вводной панели ВРУ марки Щ20 Ин1 через разъединитель. ВРУ расположено в цехе и из соображений электробезопасности в отдельном помещении запирающимся на ключ.
Для оснащения ВРУ выбираем панели напольного исполнения вводную и линейную со шкафами типа Щ20-Ин1. В линейных шкафах устанавливаем автоматические выключатели серии ВА 57 от которых питаются силовые шкафы распределительный шинопровод и сеть освещения.
В цехе установлено три силовых пункта СП а также один распределительны1 шинопровод. Питающую сеть выполняем по смешенной схеме. СП1 – СП3 запитываем непосредственно от ВРУ пятижильным кабелем АВВГ проложенным в лотках прикрепленных к стенам и конструкциям здания. Распределительный шинопровод ШРА1 также запитываем непосредственно от ВРУ по радиальной схеме пятижильным кабелем АВВГ прикрепленный к тросу. Подключение питающего кабеля осуществляем в начале ШРА.
Силовые пункты предполагается выполнить марки ПР 85-Ин1 навесного исполнения прикрепляются к колонам строительного модуля. В СП устанавливаются автоматические трехполюсные выключатели марки ВА 51 номинальным током до 100.А в ШРА предполагается установка автоматических трехполюсных выключателей марки АЕ 2000 номинальным током до 100.А.
Важным общим требованием к конструктивному исполнению электрических сетей до 1 кВ является обеспечение возможности смены проводов и кабелей в условиях эксплуатации так как срок службы изоляции проводников ограничен. Из-за теплового износа и воздействия окружающей среды изоляция и оболочки проводников со временем теряют свои диэлектрические и механические свойства. В зависимости от условий окружающей среды качества электротехнических материалов и величин электрических нагрузок смену проводников приходится выполнять каждые 10—15 лет эксплуатации а иногда и чаще.
Для образования каналов для проводов и кабелей в толще фундаментов и в полах помещений необходимы достаточно прочные герметичные и гладкие внутри трубы. Для этого применяем в пластиковые трудногорючие трубы с условным проходным диаметром в зависимости от сечения проводов и их количества.
Электрическую сеть проектируемого цеха выполняем в соответствии с международным электротехническим стандартом МЭК 364. В соответствии с нормативно-правовой документацией для вновь строящихся и реконструируемых предприятий применяем систему заземления электрической сети TN-S (пятипроводная; три фазы рабочий нулевой защитный нулевой проводники). Электроприемники запитываем от СП и ШРА проводами марки АПВ пятью жилами проложенным в пластиковой трубе.
Шинопровод проектируемого цеха размещаем в зонах где их повреждение подъемно-транспортными механизмами и перемещаемыми грузами маловероятно. Его располагаем на высоте не ниже 25 м от уровня пола или площадки обслуживания у края стен и колон здания.
Схема внутрицеховой сети представлена на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Блок-схема внутрицеховой распределительной сети.
Расчет электрических нагрузок первичных групп электроприемников произведен в пятом пункте пояснительной записки. Произведем расчет электрической нагрузки всего цеха в целом методом упорядоченных диаграмм.
Определяем средне активную и реактивную нагрузки за наиболее загруженную смену всего цеха в целом:
Определяем эффективное количество электроприемников всего цеха в целом:
– номинальная мощность наиболее мощного электроприемника цеха.
По nэ и Ки определяем коэффициент расчетной нагрузки; Кр=075.[2]. табл. 2.4
Определив коэффициент расчетной нагрузки рассчитываем расчетную активную нагрузку всего цеха в целом;
тогда tgφср.взв=172.
Расчетная реактивную нагрузку цеха:
Определяем полную максимальную нагрузку цеха:
Расчетный максимальный ток нагрузки цеха:
Выбор распределительных силовых шкафов осуществляется по следующим условиям:
– расчетный ток группы электроприемников А;
– номинальный ток шкафа распределительного А.
– количество электроприемников группы;
– количество возможных присоединений к шкафу.
– ток срабатывания защиты электрооборудования;
– ток срабатывания защиты установленной в шкафу.
В данном курсовом проекте будем применять шкафы распределительные ПР85-Ин1 по [4] предназначенные для распределения электрической энергии в трехфазных сетях напряжением 500 В переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью. Результаты выбора шкафов приведем в таблицу 9.1
Таблица 9.1 – Характеристика выбранных распределительных пунктов.
Обозначение на плане
Расчетный ток группы А
Номинальный ток шкафа А
Ток и количество распределительных автоматов
Тип шинопроводов распределительных ШРА4-250.А. выбираем по допустимому току.
Выбираем распределительный шинопровод ШРА1 типа ШРА 4-400 с номинальным током Iн=400А. ток электродинамической стойкости составляет Iэл.с=15.кА проверяем по условию:
– номинальный ток шинопровода. А;
– расчетный ток группы электроприемников ШРА. А.
Для защиты линий распределительной сети выбираем автоматические выключатели серии ВА устанавливаемые в ВРУ цеха. Выбор осуществляем по условиям селективности (отключение токов короткого замыкания перегрузки и т.д. в заданной последовательности). Селективность обеспечивается условием (9.3).
Осуществим выбор вводного автоматического выключателя устанавливаемого в щите вводно-распределительного устройства.
Во вводных панелях ВРУ марки Щ 20 Ин1- “Иносат” устанавливаются автоматические выключатели серии ВА 55 согласно [5].
Выбираем автоматический выключатель ВА 55-41 с электромагнитным приводом. Номинальный ток выключателя 1000А Номинальный ток расцепителя 320.А. Кт.о=12.А. [3. табл. 5.5]. Расчетное значение кратности тока отсечки:
Условия выбора выполняются.
Результаты выбора остальных автоматических выключателей сведем в таблицу 9.2.
Таблица 9.2 – Выбор аппаратов защиты распределительной сети.
Выбираем панели вводно-распределительного устройства:
Вводная:-Щ20 Ин1-34-У3 с номинальным током Iном=1000.А напольного исполнения c вводным автоматическим выключателем ВА 55-41 с номинальным током Iном=1000630.А.
Линейная:-Щ20-Ин1-05-У3 с Iном=1250.А напольного исполнения c возможностью установки автоматических выключателей 6хВА57-35 номинальным током до 6хIном=250.А.
Силовые шкафы и распределительный шинопровод питаются от ВРУ по кабельным линиям. Выбор сечения их аналогичен выбору проводников к отдельным электроприемникам. Проводники выбираются и проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током Iр по условию:
– расчетный ток группы электроприемников СП или ШРА;
Выберем кабель для СП 1 с Iр = 6413.А учитывая автоматический выключатель установленный в ВРУ ВА 57-35 Iнр=80.А:
Выбираем небронированный кабель АВВГ 5х25 c Iдоп = 105 А. [2].
Для остальных СП и ШРА выбор сводим в табл. 10.1.
Произведем расчет и выбор питающего кабеля 04 кВ для проектируемого цеха.
Расчетный ток Iр=56215.А. (таблица5.2). Время использования максимума нагрузки выберем Т=4000 ч следовательно экономическая плотность тока для линий выполненных алюминиевыми кабелями равно jэ=14.Амм2.
Определим экономическое сечение по формуле:
– расчетный ток проектируемого цеха. А;
– экономическая плотность тока. Амм2.
Экономическое сечение округляется до стандартного ближайшего сечения. Следовательно выбираем кабель марки 2АВВГ 5х120 с допустимым током Iд=2х295.А.
Принимая нормальные условия окружающей среды отсутствие возможности перегрузки кабеля и отсутствие параллельно проложенных кабелей то проверим выбранное сечение по допустимому нагреву при выполнении условия:
– допустимый ток проводника учитывающий реальные условия его прокладки охлаждения и аварийной перегрузки. А;
– наибольший расчетный ток. А;
– коэффициент перегрузки в аварийном режиме;
– коэффициент учитывающий фактическую температуру окружающей среды;
– коэффициент учитывающий число кабелей проложенных в одной траншее.
Данные по коэффициентам выбраны из [12] таблицы 6.8-6.10. стр. 36-37.
Результаты расчета и выбора проводников сведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1 – Выбор проводников питающих силовые пункты.
Наименование силового пункта
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях определяется величиной и характером электрических нагрузок (требуемой надёжностью электроснабжения и характером потребления электроэнергии) территориальным размещением нагрузок их перспективным изменением и при необходимости обосновывается технико-экономическими расчетами.
Как правило в системах электроснабжения применяются однотрансформаторные и двухтрансформаторные подстанции.
Однотрансформаторные подстанции согласно применяются при питании нагрузок допускающих перерыв электроснабжения на время не более одних суток необходимых для ремонта или замены повреждённого элемента (питание электроприёмников III категории) а также для питания электроприёмников II категории при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.
Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании электроприёмников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой чтобы при выходе из работы одного другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этом случае можно временно отключить электроприёмники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей но при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.
Выбор мощности трансформаторов осуществляется исходя из полной расчётной нагрузки объекта удельной плотности нагрузки а также других факторов. При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине плотности нагрузки определяемой по выражению:
– расчётная полная мощность нагрузки объекта МВА;
– производственная площадь объекта м2.
Согласно [6] при открытой установке КТП в цехе рекомендуется устанавливать трансформаторы с единичной мощностью:
00 и 1600 кВА - при Sy 02 кВАм2;
00 кВА - при Sy = 02-05 кВАм2;
00 кВА - при Sy > 02 кВАм2.
При установке КТП в отдельных помещениях принимаются следующие значения Sном:
00 и 1600 кВА - при Sy 015 кВАм2;
00 кВА - при Sy = 015-035 кВАм2;
00 кВА - при Sy > 035 кВАм2
При Sy > 035 кВ·Ам2 также допускается применение трансформаторов мощностью 1600 кВ·А.
Трансформаторы мощностью до 630 кВА применяются при малой плотности нагрузок.
В проектируемом цеху Sр=19859. кВА что значительно меньше необходимой мощности для установки ТП следовательно для питания проектируемого цеха выбирается вводно-распределительное устройство.
Элементы СЭС и электроприемники переменного тока обладающие индуктивностью (электродвигатели трансформаторы преобразователи токопроводы линии электропередачи т.д.) потребляют наряду с активной и реактивную мощность необходимую для создания электромагнитного поля. Ее передача по электрическим сетям снижает пропускную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения. Поэтому при проектировании ЭС стремятся снизить потребляемую предприятием реактивную мощность до оптимальною значения. С этой целью осуществляется компенсация под которой понимается установка местных источников реактивной мощности благодаря чему повышается пропускная способность элементов СЭС снижаются потери мощности и энергия повышаются уровни напряжения.
Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные установки (КУ) и высоковольтные синхронные двигатели. КУ — электроустановка состоящая из одного или нескольких конденсаторов одной или нескольких конденсаторных батарей относящегося к ним вспомогательного электрооборудования и ошиновки. Конденсаторная батарея представляет собой труппу единичных конденсаторов электрически связанных между собой. На промышленных предприятиях применяются батареи напряжением до 1 кВ и 63—105 кВ.
Для проектируемого цеха произведем расчет и выбор низковольтную конденсаторную установку марки УКМ 58. Обоснованием выбора КУ для проектируемого цеха является их экономичность.
Для расчета и выбора КУ сведем основные расчетные данные проектируемого цеха.
Активная потребляемая мощность Рн=9953.кВт. реактивная потребляемая мощность Qн=17185.кВАр. мощность трансформатора питающего Sт=630.кВА. коэффициент загрузки т=075.о.е. количество трансформаторов питающей КТП Nт=1.шт.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В.
– коэффициент учитывающий допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в течении одной смены (принимаем Kпер=105 для сухих тр-ров);
– коэффициент загрузки трансформаторов;
– число трансформаторов рассматриваемого цеха шт;
– единичная номинальная мощность трансформатора кВА;
– расчетная активная мощность цеха кВт.
Определяется мощность компенсирующих устройств для рассматриваемого цеха:
– расчетная реактивная мощность цеха кВт.
Знак «минус» говорит о том что данный трансформатор в КТП имеет запас мощности и компенсация реактивной энергии по стороне до 1000В экономически не целесообразна.
Коротким замыканием (КЗ) называется всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами а в системах с заземленными нейтралями - кроме того замыкание одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод.
Учитывая опасные последствия коротких замыканий при проектировании и эксплуатации возникает необходимость в выполнении расчетов процесса КЗ. Практически такие расчеты сводятся к определению величины тока в месте КЗ.
Для вычисления токов КЗ составляем расчетную схему включающая все элементы по которым протекают токи к выбранной точке расчета. На схеме приводятся основные параметры оборудования которые используются для последующего расчета.
По расчетной схеме составляем схему замещения в которой каждый элемент заменяется соответствующим сопротивлением. Данные схемы приведены на рисунке 13.1.
Рис. 13.1. Схема замещения сети электроснабжения РМЦ.
Определяем сопротивления элементов схемы замещения.
Для расчетов токов трехфазного к.з. необходимо учесть сопротивление системы:
– среднее ном. напряжение сети высшего напряжения Uн=105.кВ;
– ток короткого замыкания системы. А;
– среднее напряжение низкой стороны. кВ;
– среднее напряжение высокой стороны. кВ.
В связи с низким сопротивлением системы его можно не учитывать.
Рассчитаем активное и индуктивное сопротивление трансформатора Sт=400.кВА:
– напряжение короткого замыкания. [5. табл. П 2.1.];
– потери к.з. в трансформаторе. [5. табл. П 2.1.];
– номинальная мощность трансформатора. кВА;
Активное и реактивное сопротивление катушек вводного выключателя (400.А) 04 кВ КТП выбираем по [12] таблица 6.31 стр. 55. Также по [12] таблица 6.29 стр. 54. Определяем сопротивление контактов данного выключателя сопротивления суммируем:
– активное сопротивление катушек авт. выключателя. мОм;
– активное сопротивление контактов авт. выключателя. мОм;
– реактивное сопротивление катушек авт. выключателя. мОм.
Активное и реактивное сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока первого класса точности выбираем по [12] таблица 6.30 стр. 54. Итак для вводного ТТ 10005:
Активное и реактивное сопротивление катушек линейного выключателя (320.А) 04 кВ КТП выбираем по [12] таблица 6.31 стр. 55.:
Активное и реактивное сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока первого класса точности выбираем по [12] таблица 6.30 стр. 54. Итак для линейного ТТ 10005:
Удельное активное и реактивное сопротивление питающего кабеля 2хАВВГ 5х120 rо=0320.мОмкм xо=0064.мОмкм. l=007.км. [12]. таблица 6.26 стр. 53:
– удельное активное сопротивление кабеля. мОмм;
– удельное реактивное сопротивление кабеля. мОмм;
– количество кабелей. шт.
Активное сопротивление контактов разъединителя 04 кВ установленного на вводе ВРУ выбираем по [12] таблица 6.29 стр. 54 для разъединителя с Iн=1000.А:
Активное сопротивление контактных соединений кабеля выбираем по [12] таблица 6.27 стр. 53 для кабеля сечением 2хАВВГ 5х120:
Периодическая составляющая тока к.з. приведенная к стороне 10 кВ. rпер=20.мОм.
Вычисляем активное и реактивное суммарное сопротивление цепи к.з.
Определяем ток трехфазного к.з.
Определяем ударный ток к.з. от системы;
– ударный коэффициент при удаленных точках КЗ с учетом активного сопротивления принимаем kу=10.
Проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ ШР (ШРА) и на успешность срабатывания от токов КЗ защитного аппарата линии питающей ШР (ШРА) выбранные панели ВРУ. Выполнить проверку по условию успешного срабатывания при однофазном коротком замыкании автоматического выключателя QF2.
По результатам расчета токов КЗ проверяем на электродинамическую стойкость панели ВРУ СП и ШРА. Также осуществляем проверку на успешность срабатывания от токов КЗ защитных аппаратов линии питающих данные сетевые объекты.
Ток электродинамической стойкости ШР (ШРА) должен быть не менее ударного тока трехфазного КЗ.
Согласно [5] основным параметрам и характеристикам панелей ВРУ Щ20-Ин1 данные шкафы имеют запас электродинамической стойкости не менее Iкз=32 кА. при Iн=1000.А. данной панели при времени КЗ на шинах в течении 1.с. следовательно ударный ток к.з. не может привести к их разрушению по условию:
– допустимый ток номинальный ток электродинамической стойкости панелей ВРУ. кА;
– ударный ток короткого замыкания. кА.
Аналогично исходя из параметров и технических характеристик СП и ШРА можно сделать вывод что выбранные СП ПР 85 Ин1 и ШРА4 250 также имеют запас электродинамической стойкости согласно условию:
Проверяем автоматические выключатели питающих СП и ШРА на успешное срабатывание при однофазном к.з.
Успешность срабатывания защитных аппаратов проверяется по коэффициенту чувствительности (Кч):
– номинальный ток расцепителя автоматического выключателя. А;
– действующее значение периодической составляющей тока однофазного к.з. кА.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 3 а во взрывоопасных зонах для предохранителей не менее 4 для автоматических выключателей не менее 6.
Определяем действующее значение периодической составляющей тока однофазного к.з. по формуле:
– суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности мОм;
– суммарные активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности мОм;
– суммарные активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности мОм;
Отметим что активные и реактивные сопротивления r1 = r2 и х1 = х2 .
Определяем сопротивления прямой и обратной последовательности:
Для определения суммарного сопротивления нулевой последовательности определим сначала сопротивления линии. Удельные сопротивления нулевой последовательности берем для кабельной линии 2хАВВГ 5х120 = ro=00602. Омкм; хо=0261. Омкм [7]. табл. 36.
Суммарное сопротивление нулевой последовательности:
Определяем действующее значение периодической составляющей тока однофазного к.з:
Успешность срабатывания защитных СП и ШРА:
Расчет коэффициента чувствительности для других автоматических выключателей аналогичен результат сведем в таблицу 14.1.
Таблица 14.1 – Расчет коэффициента чувствительности выключателей питающих СП ШРА.
Самым удаленным электроприемником является кран-балка (схема представлена на рис. 15.1) находится на расстоянии 130 м от ВРУ. Для определения напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника необходимо определить потери на протяжении всей цепи. В нормальном режиме на зажимах электроприемников величина напряжения должна быть в диапазоне 95 105% Uн.
Для расчета напряжения на удаленном электроприемнике необходимо рассчитать падение напряжения на каждом участке электрической цепи на пути к данному электроприемнику.
Определим потери напряжения в трансформаторе ΔUт в процентах:
– коэффициент загрузки трансформатора. о.е;
– коэффициент мощности трансформатора. о.е.
Uа и Uр активные и реактивные составляющие напряжения к.з. (Uк):
Для трансформатора берем технические данные;
Uк=55.%; ΔРк=8.кВт.; Sн.т.=630.кВА.; [7. табл. П 4.]:
Потери напряжения в линиях электропередач в процентах вычисляются по формуле:
– расчетный ток линии. А;
– активное сопротивление линии. мОм;
– реактивное сопротивление линии. мОм;
– коэффициент мощности нагрузки линии. о.е.
Для линии питающей от ТП до ВРУ сечением 120 мм2 с данными Iр=30172.А. l=70.м. rо=0261.Омкм хо=00602.Омкм [12]. табл. 6.25. стр. 51. cosφ=РрSр=05. sinφ=087.
Определяем потери напряжения в линии от ВРУ до ШРА1. Линия сечением 95 мм2 с данными Iр=24479.А. l=20м. rо=0405.Омкм xо=0064. Омкм. cosφ=05. sinφ=087.
Определяем потери напряжения в линии от ШРА1 до электроприемника №14. Линия медная сечением 25 мм2 с данными Iр=72.А. l=100.м. rо=0104.Омкм xо=74 cosφ=05 sinφ=087.
Напряжение на зажимах электроприемника определим по формуле:
– напряжение холостого хода трансформатора;
– потеря напряжения в одном элементе сети;
Что не превышает 5% от номинального напряжения и является допустимым.Заключение.
В курсовом проекте разработано электроснабжение ремонтно-механического цеха. Для него выполнен выбор электродвигателей расчёт сечений ответвлений к электроприёмникам установлены распределительные шкафы выбраны марки и сечения кабелей питающей сети.
Выполнено следующее: охарактеризовано и проанализированы основные исходные данные для проектирования системы цехового электроснабжения; сформированы первичные группы электроприемников для проектируемой электрической сети цеха; рассчитаны электрические нагрузки первичных групп электроприемников; рассчитана электроосветительная нагрузка цеха; разработана схема питания силовых электроприемников цеха и выбрана система заземления электрической сети; рассчитаны электрические нагрузки узлов электрической сети и всего цеха; выбрано конструктивное исполнение электрической сети марки проводников шинопроводов и способов их прокладки; выбраны типы сетевых объектов и типы защитных аппаратов в них; рассчитаны защитные аппараты электрической сети и электроприемников; выбраны сечения проводников и шинопроводов для подключения электроприемников и сетевых объектов; рассчитаны токи трех- и однофазного КЗ питающей электрической сети; выполнена проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ панелей ВРУ и на успешность срабатывания от токов КЗ автоматического выключателя; определена величина напряжения на зажимах наиболее удаленного от ИП электроприемника цеха.
В графической части проекта выполнены чертежи плана цеха с силовой сетью.
Кузнецов Б. В. Сацукевич М. Ф. Справочное пособие заводского электрика – Мн.: Беларусь 1978 – 318с.
Ус А.Г. Евминов Л.И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Уч. пособие. – Мн.: НПООО «Пион» 2002. – 457 с.
Справочная книга для проектирования эл. освещения под ред. Г. М. Кнорринга. Л. – Энергия 1976 – 384.
Лычев П.В. Федин В.Г. Электрические системы и сети. Решение практических задач.–Минск: Дизайн ПРО 1997.–192 с.
В. Н. Радкевич. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию – Мн. 2001.
Кудрин Б. Н. Прокопчик В. В. Электроснабжение промышленных предприятий. Мн. – 1988.
Правила устройства электроустановокМинэнерго СССР. - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1985. - 640 с.
Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. В. И. Круповича Ю. Г. Барыбина М. Л. Самовера. 3 – е издание. 1980 г. 456с.
Проектирование систем электроснабжения. В. Н. Радкевич. 2001.

-1 - План цеха 68..dwg

ГГТУ имени П.О.Сухого
кафедра"Электроснабжение"
Совершенствование системы электроснабжения
производственного объединения
базы обслуживания автомобилей
автомобилей производственного
Генплан базы обслуживания
объединения "Белоруснефть".
снабжения РУП ''ГЗСИиТО ''
Реконструкция системы электро-
Схема электроснабжения
вагоноремонтного завода
Ввод от трансформатора Т-2
кафедра "Электроснабжение
Марка и сечение проводника
Электроснабжение механосборочного цеха.
План цеха с силовой сетью.
Расчетная схема силовой сети.
Условные обозначения:
их вывести на 200 мм. над уровнем
Трубы проложить на отм. -0