• RU
  • icon На проверке: 55
Меню

Электроснабжение завода электромонтажных изделий

  • Добавлен: 25.01.2023
  • Размер: 381 KB
  • Закачек: 0
Сегодня этот материал доступен для свободного скачивания. Каждый день список таких материалов обновляется. Посмотреть их все можно на главной странице. Обновление через: 11 часов 44 минуты

Описание

Электроснабжение завода электромонтажных изделий

Состав проекта

icon
icon Генплан- А1.dwg
icon План цеха- А1.dwg
icon Завод электротехнических изделий.doc
icon Книга2.xls

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Генплан- А1.dwg

Генплан-  А1.dwg
блока цехов моторного
схема внутризаводской сети 10 кВ
Цех по изготовлению оснастки
Цех низковольтной аппаратуры
Склад кислородных баллонов
Административный корпус
к административному корпусу
к складу кислородных баллонов

icon План цеха- А1.dwg

План цеха с силовой распределительной
завода электротехни-
сетью и расчетной схемой
(кузнечно-прессовый цех)

icon Завод электротехнических изделий.doc

Белорусский национальный технический университет
кафедра: «Электроснабжение»
на тему: «Электроснабжение завода электромонтажных изделий»
«Электроснабжение промышленных предприятий»
выполнил:Червонцев К. В.
руководитель:Прокопенко Л. В.
Выбор электродвигателей их коммутационных и
Определение электрических нагрузок цеха
Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети
Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации
Построение картограммы электрических нагрузок
Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ
Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов
напряжением выше 1 кВ
Электрические измерения и учёт электроэнергии
Системы электроснабжения промышленных предприятий представляющие собой совокупность электроустановок предназначены для обеспечения электроэнергией промышленных потребителей. Они оказывают значительное влияние на работу разнообразных электроприёмников и в конечном счёте на производственный процесс в целом.
Ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: создания экономичных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий освещения автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами.
Выполнение курсового проекта сосредоточено на разработка внутрицеховой и внутризаводской систем электроснабжения на предприятии не относящемся к взрывопожароопасному и имеющем большинство электроприёмников относящихся к третьей категории потребителей по надёжности электроснабжения.
Рациональное электроснабжение промышленных предприятий отдельных производственных цехов и прочих объектов является важной задачей на этапе ввода их в действие. Основную массу сетей промышленных предприятий составляют сети напряжением до 1 кВ они обслуживают большинство технологических процессов. Доля этих сетей примерно составляет 60-80 %. Системы электроснабжения обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты оказывают существенное влияние на работу электроприводов осветительных преобразовательных и электротехнологических установок и в конечном счете на производственный процесс в целом. Темп времени требует постоянного повышения надежности внутрицеховых электрических сетей внедряя новые технологические решения и электрооборудование. Бесперебойное электроснабжение приемников энергией требуемого качества является важным условием для нормального функционирования промышленных предприятий.
Курсовой проект выполнен по заданному плану цеха (№30) и генплану предприятия (№51).
Выбор электродвигателей их
коммутационных и защитных аппаратов
1 Выбор электродвигателей
Электродвигатели для производственных механизмов (станков) выбираются по напряжению мощности режиму работы частоте вращения и условиям окружающей среды.
Для привода производственных механизмов будем использовать двигатели серии АИ. Двигатели серии АИ являются унифицированной серией асинхронных двигателей разработанных совместно со странами Интерэлектро отвечающих перспективному уровню развития мирового электромашиностроения. Двигатели серии АИ в отличии от асинхронных двигателей серии 4А имеют улучшенные энергетические показатели улучшенные пусковые характеристики соответствующие рекомендациям публикации МЭК 34-12 повышенные показатели надежности улучшенные виброаккустические характеристики.
Выберем асинхронные электродвигатели серии АИ с синхронной частотой вращения n=1500 обмин предназначенные для продолжительного режима работы. Для питания потребителей рассчитываемого цеха будем применять напряжение цеховой сети 220380 В. Так как среда в помещении ремонтного цеха нормальная то устанавливаемые двигатели должны иметь исполнение IP23 или IP44.
Мощность электродвигателей производственных механизмов выбирается по условию (2.1)
где – номинальная мощность выбранного двигателя по справочнику кВт;
– механическая мощность производственного механизма кВт.
Так как выбор двигателей одинаков для всех станков то их выбор покажем на примере токарно-карусельного станка (станки №№ 47 48 на плане) а для остального оборудования проведем аналогично.
У рассматриваемого токарно-карусельного станка . Используя условие (2.1) выбираем двигатель АИР132М4 с номинальной мощностью .
>10 – условие выполняется.
Информация по выбранным двигателям к другим станкам – их типы и номинальные параметры – снесены в таблицу 2.1.
Предложенный ремонтный цех не содержит кран-балки или какого-либо иного грузоподъемного устройства что не допустимо для производственной площади данного назначения. Наиболее целесообразной будет установка кран-балки небольшой мощности над верстаками на которых размещены вертикально-сверлильные станки (станки №№ 64÷74 на плане).
Особенности конструкции крановых двигателей определяются условиями эксплуатации и требованиями к их характеристикам. Двигатели работают в повторно-кратковременном или кратковременном режимах с частыми пусками в условиях повышенной тряски и вибрации. Они должны допускать широкое регулирование частоты вращения и иметь высокие пусковые и максимальные моменты. Должны также обеспечивать работу в режимах электрического торможения включая режим противовключения.
Типы и номинальные данные выбранных электродвигателей
Наименование станков и оборудования
Мощность механизма кВт
Мощность двигателя кВт
Вертикально-сверлильный
Универсально-заточной
Радиально-сверлильный
Универсально-фрезерный
Широкоуниверсальный фрезерный
Копировально-фрезерный
Горизонтально-фрезерный
Поперечно-строгальный
Координатно-расточной
Настольно-сверлильный
Кран-балка (ПВ=40 %)
2 Выбор плавких предохранителей
В качестве аппаратов защиты электроприемников от коротких замыканий следует широко применять плавкие предохранители. Рекомендуется применять плавкие предохранители с наполнителем типа НПН2 и ПН2.
Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (2.2) и по условию перегрузок пусковыми токами (2.3):
где – номинальный ток плавкой вставки А;
Ip – длительный расчетный ток (для отдельных двигателей – это номинальный ток двигателя) А.
где – максимальный кратковременный ток (для отдельных двигателей – это пусковой ток двигателя для группы – пиковый ток) А;
– коэффициент кратковременной тепловой перегрузки: при легких условиях пуска a=25 (tпуск=2÷3 с); при тяжелых a=16 20 (tпуск10 с).
Ни один из производственных механизмов не создает тяжелых условий пуска для электродвигателей поэтому при расчетах примем a=25.
Из условий (2.2) и (2.3) по расчетной величине номинального тока двигателя выбираем плавкие предохранители и стандартные значения номинального тока плавких вставок Iвс .
При выборе предохранителя для одного электродвигателя необходимо определить его номинальный ток Iн и пусковой ток Iп.
Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению:
где номинальная мощность двигателя кВт;
номинальное напряжение двигателя В;
к.п.д. двигателя при номинальной нагрузке;
– номинальный коэффициент мощности двигателя.
Пусковой ток двигателя:
где кратность пускового тока по отношению к номинальному току двигателя.
При числе электродвигателей в группе больше два и больше пиковый ток может определяться по формуле (2.6):
где коэффициент использования двигателя наибольшего по мощности;
расчетный ток группы двигателей А;
пусковой ток двигателя наибольшего по мощности А;
номинальный ток двигателя наибольшего по мощности А.
Покажем выбор плавкого предохранителя для отдельного двигателя на примере токарно-карусельного станка (станки №№ 47 48 на плане).
На станке установлен двигатель АИР132М4 с номинальной мощностью для этого двигателя .
Рассчитаем номинальный ток двигателя по формуле (2.4):
Далее найдем пусковой ток по формуле (2.5):
По условиям (2.2) и (2.3) выбираем плавкий предохранитель ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки Iвс=80 А.:
Условия выбора выполняются следовательно предохранитель выбран верно.
При выборе предохранителей для многодвигательных (двух- трехдвигательных) приводов следует определять расчетный ток а в качестве кратковременного использовать кратковременный ток группы а не одного станка. Для определения расчетных мощностей и тока группы двигателей установленных на станке следует использовать метод расчетных коэффициентов. Порядок расчета данным методом и расчетные формулы приведены в пункте 3 настоящей пояснительной записки. Воспользуемся этим методом и покажем выбор предохранителей для многодвигательного привода.
Выбор плавкого предохранителя для трехдвигательного станка покажем на примере плоскошлифовального станка (станки №№ 7÷9).
На станке установлены двигатель АИР132М4 с номинальной мощностью для этого двигателя ; двигатель АИР100S4 с номинальной мощностью для этого двигателя ; двигатель АИР80А4 с номинальной мощностью для этого двигателя .
Для плоскошлифовального станка Ku=035 cosj=065 tgj=1169
Определяем эффективное число электроприемников по формуле (3.3):
Коэффициент расчетной нагрузки принимаем k р=233.
Далее находим активную расчетную нагрузку группы электроприемников по формуле (3.1):
По формуле (3.5) находим реактивную мощность группы электроприемников:
Далее определим полную мощность по формуле (3.6) и расчетный ток по формуле (3.8):
Находим пиковый ток по формуле (2.7):
По условиям (2.2) и (2.3) выбираем плавкий предохранитель ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки Iвс=80 А..
Номинальные данные выбранных предохранительй
3 Выбор магнитных пускателей
Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления (пуска останова реверса). В комплекте с тепловым реле пускатели выполняют функцию защиты электродвигателей от длительных перегрузок и от токов возникающих при обрыве фазы. Нереверсивные пускатели используются для включения и выключения других видов нагрузки.
Для управления электродвигателями станков произведем выбор нереверсивных магнитных пускателей серии ПМЛ с тепловым реле РТЛ. А для управления двигателями кран-балки следует выбирать реверсивные магнитные пускатели той же серии.
Магнитные пускатели следует выбирать из условия (2.8).
где – номинальный ток двигателя А;
– номинальный ток пускателя (силовых контактов) А.
Номинальный ток расцепителя теплового реле Iн р выбираем исходя из условия:
Покажем выбор магнитного пускателя и теплового реле для двигателя на примере токарно-карусельного станка (станки №№ 47 48 на плане).
На станке установлен двигатель АИР132М4 с номинальной мощностью Рн.дв=11 кВт для этого двигателя Iн=22 А.
Выбираем пускатель ПМЛ210004 c номинальным током Iнп=25А. Пускатель имеет тепловое реле типа РТЛ-102204 с Iнр= 25A среднее значение тока теплового элемента Iс.т.э=215 A.
Проверяем выбранные аппараты по условиям (2.8) – (2.9):
Все условия выполняются значит выбор произведен оптимально.
Магнитные пускатели и тепловые реле для остальных двигателей выбираем аналогично а результаты сводим в таблицу 2.3.
Номинальные данные выбранных магнитных пускателей и тепловых реле
магнитного пускателя
4 Выбор автоматических выключателей
Для коммутации и защиты двигателей от токов коротких замыканий и перегрузок при необходимости используют автоматические выключатели. Рекомендуется применять автоматические выключатели серии BA. Номинальные токи автомата Iна и его расцепителей Iнр выбираем по длительному расчетному току линии:
Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя проверяется по максимальному кратковременному току линии:
Покажем выбор автоматического выключателя для двигателя на примере токарно-карусельного станка (станки №№ 47 48 на плане).
На станке установлен двигатель АИР132М4 с номинальной мощностью Рн.дв=11 кВт для этого двигателя Iн=22 А .
Выбираем автоматический выключатель ВА51Г-25 ток которого Iна=25А Iнр=25 A Iсрэ=250 А.
Проверяем по условиям (2.10)- (2.12):
Условия выполняются значит автоматический выключатель выбран верно.
Остальные автоматы выбираем аналогично а их данные сводим в таблицу 2.4.
Номинальные данные выбранных автоматических выключателей
Согласно методу расчетных коэффициентов расчетная активная мощность группы электроприемников определяется по выражению
где Кр – коэффициент расчетной нагрузки;
n – число электроприемников группы.
Полученная таким образом расчетная мощность должна быть не менее чем наибольшая мощность электроприемника из рассчитываемой группы. В противном случае расчетная мощность принимается равной наибольшей мощности электроприемника из рассчитываемой группы.
Значения коэффициентов использования производственных механизмов выбирают по таблицам.
Величина Кр принимается в зависимости от эффективного числа электроприемников группы nэ и группового коэффициента использования Ки а также от постоянной времени нагрева сети То для которой рассчитывается нагрузка. Для трансформаторов (То=25 ч) расчетный коэффициент определяется по справочной таблице; для кабелей напряжением 10 кВ питающих ТП РП и КП расчетная мощность определяется при Кр=1.
Если у электроприемников группы разные режимы работы то значение среднего коэффициента использования определяется по формуле
Эффективное число электроприемников определяется по выражению
При большом числе электроприемников или при неизвестности в точном их составе допускается определять эффективное число электроприемников по выражению
Полученное по формуле (3.4) значение не должно быть меньше фактического числа электроприемников в группе. Если все электроприемники группы имеют одинаковую мощность тогда nэ=n.
Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников питающихся по сети до 1 кВ по линиям выполненным проводами и кабелями определяется по следующим выражениям:
где tgφi – среднее значение коэффициента реактивной мощности i-того электроприемника.
Для магистральных шинопроводов на шинах цеховых ТП а также для цеха корпуса и предприятия в целом:
Расчётные активные и реактивные нагрузки на шинах 10 кВ РП или ГПП определяются по следующим формулам
где Ко – коэффициент одновременности максимумов нагрузки (определяется в зависимости от числа рабочих присоединений на шинах РП и средневзвешенного коэффициента использования).
При необходимости определяется полная мощность расчетной нагрузки и расчетный ток
Для проведения расчетов разобьем все электроприемники цеха на группы (руководствуясь планом цеха и предполагаемой схемой цеховой сети).
Группа I (на плане №№ 58÷60): электроприемники расположены в отдельном помещении; питание этой группы будем производить от отдельного распределительного шкафа установленного в этом же помещении.
Группа II (на плане №№ 75÷79): вентиляторные установки расположены снаружи цеха; питание этой группы будем производить от отдельного распределительного шкафа установленного внутри цеха распределительный шкаф предполагается подключать непосредственно к вводной панели.
Группа III (на плане №№ 24÷60 75÷79): все электроприемники расположенные по одну сторону цеха в два ряда (а также распределительный шкаф группы I) будет запитываться от распределительного шинопровода с двухсторонним расположением ответвительных коробок.
Группа IV (на плане №№ 61÷74 83): данную группу электроприемников будем запитывать от распределительного шинопровода А2 с односторонним расположением ответвительных коробок. Кроме того следует отметить что в группу входит кран-балка которая питается по отдельной троллейной линии подключенной к данному шинопроводу.
Группа V (на плане №№ 1÷23 80÷82): электроприемники расположенные по другую сторону цеха в два ряда а также распределительные шкафы групп VI и VII будем запитывать от распределительного шинопровода с двухсторонним расположением ответвительных коробок.
Группы VI и VII (на плане №№ 1÷9 80÷82): электроприемники расположены в отдельном помещении; питание этих групп будем производить от двух отдельных распределительных шкафов установленных в этом же помещении.
Покажем пример расчета на группе I координатно-расточных станков (станки №№ 58÷60 на плане) расположенных в отдельном помещении которые предполагается запитывать от распределительного шкафа.
Так как мощность станков одинакова то nэ=n=3. По справочным таблицам находим значение коэффициента использования Ku=Ku ср=014 и коэффициента мощности cosφ=050. Учитывая что постоянная нагрева в данном случае равна Т=10 мин по таблице определяем расчетный коэффициент нагрузки Кр=3122. Теперь используя формулы (3.1)– (3.9) определяем расчетные мощности и ток данной группы
Пиковый ток группы электроприёмников определим по формуле (2.7):
Аналогичный расчет проведен и для других групп электроприемников цеха. Результаты представлены в таблице 3.1.
Кроме того для уменьшения потерь напряжения и мощности в шинопроводе питающего группу III рационально будет разбить его на два плеча и выполнить отвод для его подключения к вводной панели посередине.
Руководствуясь этим для определения нагрузок и токов в плечах шинопровода разбиваем группу III на две группы: IIIa и IIIb (см. рис. 3.1). Полученные таким образом группы будут питаться от разных плеч шинопровода.
Для наглядности покажем также полный расчет всего цеха в целом.
По формуле (3.2) определим среднее значение коэффициента использования:
По формуле (3.3) определим эффективное число электроприемников:
При определении нагрузки от данного цеха необходимо отдельно определять нагрузку на питающий кабель (Кр=1) и отдельно на питающий трансформатор расположенный в соседнем цеху (Кр=075):
Пиковый ток определим по формуле (2.7):
Для шин низкого напряжения питающего кабеля:
Для определения нагрузок по каждому из цехов моторного завода необходимо задаться примерным составом электроприёмников в них (таблица 3.2) а также учесть нагрузку от сети освещения.
Расчетную активную нагрузку сети освещения для цеха определяем методом коэффициента спроса:
где Pн.о - номинальная осветительная нагрузка кВт;
kc.о - коэффициент спроса освещения;
kпра – коэффициент учитывающий потери в ПРА.
Установленную мощность освещения Рн.о примем как 5% от установленной мощности цехов (т.к. иное не задано).
Расчетную реактивную осветительную нагрузку для цеха определяем по формуле:
где tgφламп – коэффициент реактивной мощности ламп.
Расчетную активную и реактивную нагрузку на напряжении до 1 кВ для всего цеха определяем по выражениям:
Пример расчёта нагрузки всего цеха покажу определив нагрузку административного корпуса:
При Ки=067 nэ=106 коэффициент расчётной нагрузки равен Кр=08.
Для остальных цехов нагрузка рассчитывается также по методу расчётного коэффициента с упрощённым определением эффективного числа электроприёмников и мощности осветительной нагрузки. Результаты расчёта мощности цехов сводим в таблицу 3.3. Окончательный расчёт мощности всего завода (на шинах РП) будет произведён после выбора цеховых ТП.
Исходные параметры электроприемников и
расчетные данные по группам и цеху в целом
Номера станков группы
Мелкие координатно-расточные
Мелкие фрезерные заточные строгальные токарные и расточные
Крупные токарные и строгальные
Мелкие фрезерные заточные строгальные токарные
Продолжение таблицы 3.1
Мелкие фрезерные токарные
Мелкие заточные и сверлильные
Расчетная нагрузка цеха
Мелкие фрезерные заточные сверлильные строгальные токарные и расточные
Крупные токарные долбежные и строгальные
Определение ориентировочного состава оборудования цехов производства
Экспликация зданий и сооружений
Цех по изготовлению оснастки
Мелкие металлообрабатывающие станки
Сварочные аппараты дуговой и контактной сварки
Шлифовальные станки металлообработки
Штамповочные прессы и автоматы
Вентиляторы санитарно-гигиеническая вентиляция
Административный корпус
Кондиционеры нагревательные приборы
Санитарно-гигиеническая вентиляция
То же при тяжёлом режиме работы
Двигатели компрессоров
Двигатели насосов охлаждения
Склад кислородных баллонов
Приборы электрического обогрева
Продолжение таблицы 3.2
Цех низковольтной аппаратуры
Металлообрабатывающее оборудование крупносерийного производства
Печи сопротивления сушильные шкафы
Двигатели напорных насосов
Расчёт высоковольтных нагрузок по цехам
Выбор схемы и расчет внутрицеховой
1 Выбор схемы электроснабжения
Предполагаемая схема цеховой распределительной сети уже была рассмотрена и описана перед расчетом нагрузок отдельных групп электроприемников и цеха в целом в разделе 3 настоящей пояснительной записки. Анализируя результаты расчета нагрузок делаем вывод что данная планировка распределительной сети 04 кВ вполне удовлетворяет условию минимальных потерь напряжения и мощности. Следует отметить что питание электроприемников №№ 61÷74 83 от отдельного шинопровода может оказаться не оправданным по технико-экономическим показателям. Однако не проводя технико-экономического расчета следует придерживаться первоначального варианта. Целесообразность применения отдельного шинопровода для питания электроприемников №№ 61÷74 83 расположенных не достаточно плотно следует мотивировать возможной перепланировкой и перестановкой оборудования (станков) что вполне возможно для ремонтного цеха.
Таким образом для питания всех электроприемников цеха будут использованы три распределительных шинопровода и четыре распределительных шкафа. Для питания кран-балки будет использована троллейная линия. Подробная информация сведена в таблицу 4.1.
распределительной сети цеха
Распределительный шкаф или шинопровод
Номер запитываемой группы
Номера подключенных электроприемников
2 Выбор сечений жил проводов
Проводники выбирают по следующим условиям:
по допустимому нагреву рабочим (расчетным) током нагрузки;
по допустимому нагреву кратковременным выделением тепла током к.з. (условие соответствия аппаратам максимальной токовой защиты);
по механической прочности;
по допустимой потере напряжения.
В данном пункте расчета распределительной сети 04 кВ выбор проводников будем осуществлять руководствуясь только первыми тремя из перечисленных условий. Соответствие проводников третьему условию проверим при определении допустимых потерь напряжения в пункте 6 настоящей пояснительной записки.
По допустимому нагреву длительным током нагрузки сечение проводников выбирается по справочным таблицам руководствуясь условием:
где – длительный расчетный ток (для одиночных электроприемников при
n=1 = а для групп при n>1 =) А ;
– допустимый ток при нормальных условиях прокладки А ;
– поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей
(при нормальных условиях прокладки =1).
Поправочный коэффициент является табличным значением и учитывает температуру воздуха в цехе (по заданию t=20 °C) он зависит от условно принятой нормальной температуры для проводов и допустимой температуры нагрева изоляции проводников. При этой температуре поправочный коэффициент kп=106.
Выбранное по условию нагрева длительным током нагрузки сечение проводника должно соответствовать аппарату максимальной токовой защиты который установлен в начале линии. Это проверяется по следующему условию:
где – минимальная кратность допустимых токовых нагрузок на провода по отношению к номинальному току срабатывания аппарата защиты установленного в начале линии;
– ток срабатывания защитного аппарата (для предохранителей – ток плавкой вставки для автоматических выключателей – номинальный ток расцепителя) А.
По условию (4.2) следует принимать ближайшее меньшее сечение провода но не менее чем это требуется по условию нагрева в тех случаях когда сеть не требует защиты от перегрузки.
По условию механической прочности для проводов с алюминиевыми жилами минимальное сечение жил должно быть не менее 25 мм2 при прокладке в трубе а для проводов с медными жилами – не менее 15 мм2.
Для питания всех станков будем использовать по пять проводников марки АПВ с алюминиевыми жилами в поливинилхлоридной изоляции где три провода – фазные один провод – нулевой рабочий и один – нулевой защитный.
Сечение нулевой жилы следует принимать равным или большим половины сечения жилы фазы но не меньшим чем требуется по условию механической прочности. При сечении жил фаз до 16 мм2 сечение всех пяти жил рекомендуется принимать одинаковым.
Произведём выбор проводов от распределительного устройства (шкафа или ответвительной коробки шинопровода) до автоматического выключателя.
Выбор питающих проводников покажем на примере токарно-карусельного станка (станки №№ 47 48 на плане).
На станке установлен двигатель АИР132М4 с номинальным током Iн=22 А так как по проводнику запитывать будем только этот станок то Iн=Iр.
Используя условие (4.1) определим значение минимально допустимого тока:
По справочной таблице принимаем пять проводов АПВ-5(13) (способ прокладки – в трубе) с сечением жил F=3 мм2 Iдоп=22 А.
Проверим сечение выбранных проводников по установленному аппарату (предохранителю) защиты согласно условию (4.2) для предохранителя kз=0.33. Для этого станка был выбран плавкий предохранитель ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки Iз=80 А.
Условие не выполняется. Тем не мения т.к. установленные аппараты защиты с завышенным значением Iз не являются основанием для увеличения сечения питающих проводников сверх принятого по условию (4.1). По выражению (4.2) допускается применение ближайшего меньшего сечения но не меньшего чем это требуется по условию нагрева расчётным током (4.1). Таким образом мы по условию (4.2) не принимаем провода сечением 4 мм2 а берём ближайшее меньшее значение сечения т.е. те же самые 3 мм2.
Для выполнения питающей линии к данному станку от ответвительной коробки шинопровода до автоматического выключателя выбираем провод АПВ-5(13).
Провода для остальных станков выбираем аналогично а результаты выбора сводим в таблицу 4.2.
Выбор проводников питающих двигатель на участке от автоматического выключателя до двигателя производится аналогично. Только в качестве аппарата защиты рассматривается автоматический выключатель. В качестве номинального тока защитного аппарата выступает номинальный ток расцепителя. А коэффициент минимальной кратности для автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) принимается равным kз=1.
Результаты выбора проводников питающих двигатель на участке от автоматического выключателя до двигателя сводим в таблицу 4.3.
Для подключения распределительных шкафов к ответвительным коробкам шинопроводов и шинопроводов к линейной (вводной) панели будем использовать кабели марки АВВГ. Выбор сечения жил кабелей осуществляется по тем же условиям (4.1) и (4.2) с учетом тех же требований и рекомендаций.
Результаты выбора кабелей сводим в таблицу 4.5.
Предварительно перед определением приемлемых сечений жил для кабелей в соответствии и условиями (2.2) и (2.3) был произведен выбор предохранителей которые должны быть установлены в начале кабельных участков питающих соответствующие группы электроприемников. При выборе плавких предохранителей обеспечивающих защиту данных участков было также учтено требование селективности.
Для защиты кабельного участка соединяющего цеховый РП и ТП соседнего цеха в соответствии с условиями (2.11) – (2.13) следует выбрать автоматический выключатель (QF2 в таблице 4.4).
Автоматический выключатель устанавливаемый на участке «силовой трансформатор – РУ ТП» следует выбирать в зависимости от мощности трансформатора по следующему условию
Проводники выбранные для питания станков на участке от РУ до автоматического выключателя
Проводники выбранные для питания станков на участке от автоматического выключателя до двигателя
Предохранители выбранные для зашиты распределительных шкафов и шинопроводов
Наибольший ток срабатывания аппарата защиты ступенью ниже
Тип защищающего предохранителя
Ток плавкой вставки А
Выбор автоматического выключателя
Автоматический выключатель (QF2)
Кабели выбранные для подключения распределительных шкафов и шинопроводов
3 Выбор распределительных шинопроводов
Магистральные и распределительные шинопроводы выбираются таким образом чтобы номинальный ток шинопровода был не меньше расчетного тока т.е.
Если распределительный шинопровод подключается не в каком-либо конце то он выбирается по расчетному току наиболее нагруженного плеча. Для этого предварительно и были вычислены нагрузки на каждое из плеч шинопровода А1 в пункте 3.
Шинопровод должен быть марки ШРА4–250 или другой марки с большим номинальным током так как в ответвительных коробках шинопровода ШРА4-100 не предусмотрена установка плавких предохранителей ПН2.
Выбора распределительного шинопровода покажем на примере шинопровода А1 питающего группу потребителей 2460.
Расчетный ток шинопровода (двух плеч):
Выбираем распределительный шинопровод ШРА4–250 с =250 А. .
Проверяем выбранный шинопровод по условию (4.3):
Условие выполняется.
Выбор двух других распределительных шинопроводов произведен аналогично результаты сведены в таблицу 4.7.
4 Расчёт троллейной линии
Питание двигателей кранов кран-балок и тельферов может осуществляться при помощи троллейных линий выполненных из угловой стали троллейных шинопроводов или гибкого кабеля (провода). Ремонтный цех является помещением с нормальной средой как правило в таком случае применяются троллейные линии и троллейные шинопроводы типа ШТ-АУ2 1ШТ-АОУ2.
В кран-балке мы используем специальные крановые асинхронные двигатели с фазным ротором серии MTKF.
Расчет троллейных линий сводится к выбору размеров угловой стали или типа троллейного шинопровода удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потере напряжения. Первое условие проверяют сравнивая расчетный ток Ip с допустимым током угловой стали Iдоп или номинальным током троллейного шинопровода Iн:
В качестве троллей будем использовать угловую сталь. По таблице выберем сечение угловой стали. Принимаем сечение 253 Iдоп=150 А. Проверяем выбранное сечение на соответствие условию (4.4):
5 Выбор распределительных шкафов
При выборе распределительных шкафов которые будут использоваться как силовые пункты для некоторых групп электроприемников (см. таблицу 3.1) необходимо знать величину расчетного тока группы номинальные токи предохранителей которые выбраны для защиты электроприемников входящих в группу а также количество этих приёмников т.е. необходимое количество присоединений. Проверка по соответствию номинального тока шкафа и расчётного тока группы осуществляется по условию:
где – номинальный ток распределительного пункта А;
– расчетный ток группы присоединенной к данному пункту А.
В качестве номинального тока распределительного пункта принимается номинальный ток вводного аппарата.
При выборе по количеству присоединений и номинальным токам предохранителей руководствуются тем чтобы шкаф имел количество присоединений не меньшее чем количество электроприемников (лучше если будет предусмотрен некоторый резерв на расширение или модернизацию производства).
Выбранные распределительные шкафы для питания некоторых групп электроприемников приведены в таблице 4.7.
Шинопроводы А1 А2А11 подключаются через силовые ящики которые содержат только рубильник. Этот силовой ящик также выбирается по условию (4.6). для подключения каждого из шинопроводов выбираем ящик ЯВЗБ–32 с номинальным током аппарата 200 А. Проверим правильность выбора:
Выполнение условий подтверждает правильность выбора.
Выбор цеховых трансформаторов и расчёт компенсации реактивной мощности
В качестве источников реактивной мощности в курсовом проекте планируем использовать в первую очередь батареи статических конденсаторов напряжением до 1 кВ.
Для каждой группы трансформаторов принимается номинальная мощность и коэффициент загрузки после чего определяется минимальная мощность трансформаторов. Затем производится расчет установленной мощности батарей низковольтных конденсаторов (БНК) в сетях до 1 кВ каждой цеховой ТП а также для завода в целом. Дальнейший порядок расчёта определяет анализ баланса реактивной мощности на границе раздела предприятия и энергосистемы.
Для унификации электрооборудования внутризаводской сети следует стремиться к тому чтобы выбранные трансформаторы имели один-два типоразмера. Поэтому первоначально задаюсь мощностью трансформаторов подстанции а затем определяю требуемое их количество:
Результаты выбора трансформаторов и БНК
Наибольшее значение реактивной мощности Qт которое может быть передано через трансформаторы в сеть 04 кВ
Мощность БНК по критерию выбора трансформаторов минимальной мощности:
Таким образом применением БНК осуществляется централизованная компенсация которая является достаточно эффективной – разгружаются силовые трансформаторы распределительные и питающие линии 10 кВ.
По значению Qн.к.1 производится выбор типа и мощности БНК после чего следует пересчитать коэффициенты загрузки трансформаторов т. Результаты выбора сведены в таблицу 5.1. Выбор осуществлялся не только по критерию способности трансформаторов пропустить реактивную мощность но и по критерию обеспечения рекомендуемого коэффициента загрузки трансформаторов (08 – для однотрансформаторных ТП 07 – для двухтрансформаторных ТП)
Целесообразность дополнительной сверх Qн.к.1 установки БНК при одновременном потреблении реактивной мощности из энергосистемы превышающем экономическое значение определяется при анализе баланса реактивной мощности на границе балансового разграничения с энергосистемой.
Анализ баланса реактивной мощности на границе балансового разграничения с энергосистемой:
где – математическое ожидание расчётной реактивной мощности потребителя на границе балансового разграничения с энергосистемой квар.
где Qр – расчетная реактивная нагрузка на шинах 10 кВ РП квар;
Ко – коэффициент приведения расчётной нагрузки к математическому ожиданию (принимается Ко=09).
Экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок сети Qэ можно определить следующим образом:
где – математическое ожидание расчётной активной мощности потребителя на границе балансового разграничения с энергосистемой кВт.
tgφэ – максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности определяемого энергоснабжающей организацией.
где Рр – расчетная активная нагрузка на шинах 10 кВ РП кВт;
Нормативное значение экономического коэффициента РМ определяем по выражению:
a – основная ставка тарифа на активную мощность a=100000 рубкВт·год;
b – дополнительная ставка тарифа на активную мощность b=7000 копкВт·ч;
tgφб – базовый коэффициент РМ принимаем равным 03 т.к. завод питается от подстанции системы 110 кВ;
К1 – коэффициент отражающий изменение цен на конденсаторные установки может принимается равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию Кw определяемым по формуле:
a’ – основная ставка тарифа на активную мощность на момент разработки метода расчёта a=60 рубкВт·год;
b’ – дополнительная ставка тарифа на активную мощность на момент разработки метода расчёта b=18 копкВт·ч;
Для анализа баланса реактивной мощности на границе балансового разграничения с энергосистемой необходимо определить предварительные значения расчётных нагрузок на шинах РП (расчёт должен быть произведён с учётом потерь в выбранных силовых трансформаторах и выбранных на данном этапе средств КРМ).
Потери активной и реактивной мощности в двухобмоточных трансформаторах:
где DРх – потери холостого хода кВт;
DРк – потери короткого замыкания кВт;
Uк – напряжение КЗ %;
I0 – ток холостого хода %.
Номинальные данные выбранных силовых трансформаторов и потери активной и реактивной мощности в них даны в таблице 5.2.
Данные по выбранным силовым трансформаторам
Суммарные потери мощности в трансформаторах
Произведём определение расчётных нагрузок для РП:
Рассчитав нагрузки на шинах 10 кВ заводского РП проведём баланс реактивной мощности на границе балансового разграничения с энергосистемой:
уравнение баланса квар.
Так как после анализа баланса реактивной мощности проведение дополнительной КРМ не потребовалось то расчёты нагрузки РП (10 кВ) можно считать окончательными.
Картограмму нагрузок строят с целью иметь информацию о величине и распределении электрических нагрузок по территории промышленного объекта. На картограмме электрические нагрузки всех цехов будут изображены в виде кругов. Площади ограниченные этими окружностями в выбранном масштабе отражают расчетные нагрузки объектов.
Радиус окружности для каждого объекта определяется по выражению:
где m – масштаб площади круга кВтмм2.
Будем считать что нагрузка на напряжении 04 кВ распределена равномерно по площади каждого из цехов и поэтому центр окружности будет совпадать с центром масс той плоской геометрической фигуры которую образует граница каждого объекта.
Каждый круг разделяется на секторы соответствующие осветительной и силовой нагрузкам. Углы секторов осветительной нагрузки в градусах вычисляется по формуле:
Величины осветительной и силовой нагрузок указываются внутри или в непосредственной близости соответствующих секторов.
Координаты УЦЭН определяются по следующим формулам:
где xi и yi – координаты цехов мм.
Принимаем масштаб площади круга m=05 кВтмм2.
Данные для построения картограмма электрических нагрузок
Расчётные мощности цеха кВт
Координаты центра нагрузок 10=м
Определим координаты центра электрических нагрузок предприятия:
Все линии внутризаводского электроснабжения выполняются кабельными. Относительно малое количество трансформаторных подстанций позволяет применить более дорогую радиальную распределительную сеть без значительного увеличения общих капитальных издержек. Такое решение значительно повышает надёжность внутризаводской сети 10 кВ. Некоторые цеха (корпуса) имеющие небольшие расчётные мощности питаются от трансформаторных подстанций расположенных в других цехах по кабельным линиям 04 кВ.
Рис. 7.1. Схема сети внутреннего электроснабжения 10 кВ.
Для выбора электрооборудования аппаратов шин кабелей 10 кВ необходимо знать токи короткого замыкания. При этом определить ток трёхфазного КЗ в характерных точках схемы (на шинах разных уровней электроснабжения). При расчёте определяют периодическую составляющую тока КЗ для наиболее тяжёлого режима который может возникнуть при работе сети. Учёт апериодической составляющей производят приближённо допуская при этом что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе. Для решения поставленной задачи расчёт ведётся с рядом упрощениё. В частности не учитывается активное сопротивление кабелей хотя оно и не равно нулю. Перед началом расчёта необходимо составить расчётную схему сети:
Рис. 8.1. Расчётная схема токов КЗ.
Произведём расчёт в относительных величинах при котором все расчётные данные приводятся к базисному напряжению и мощности. За базисное напряжение Uб=105 кВ. В качестве базисной мощности принимаем Sб=1000 МВА.
Приведение сопротивлений к базисным условиям:
индуктивное сопротивление трансформаторов подстанции 11010:
индуктивное сопротивление кабельных линий:
где X0 – индуктивное сопротивление одного километра линии X0=008 Омкм для КЛЭП 10 кВ;
L – длинна кабельной линии км.
Определим базисный ток:
При питании от энергосистемы ток трёхфазногофазного КЗ определяется по формуле:
где X - суммарное сопротивление последовательно соединенных элементов до точки КЗ.
По (8.5) ток КЗ в каждой из точек:
Ударный ток КЗ рассчитываем по формуле:
где kУ – ударный коэффициент.
Рассчитанные значения токов короткого замыкания используются в дальнейших расчетах для выбора питающих кабелей выключателей и другого оборудования напряжением 10 кВ.
Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ
Сечения жил кабелей выбираются по экономической плотности тока и проверяются по нагреву и термической стойкости при КЗ.
Сечения жил кабеля по экономической плотности тока:
где jэ – экономическая плотность тока Амм2. Принимаем для кабелей с пластмассовой изоляцией при Тмакс=4500 ч jэ=17 Амм2;
Iрл – расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы A.
где – расчётная нагрузка линий с учётом потерь и компенсации реактивной мощности.
При этом для магистральных участков схемы для участков линии питающих несколько ТП расчётная нагрузка линий равна сумме нагрузок питаемых ТП:
Минимальное допустимое сечение кабеля по термической стойкости:
где Bk – тепловой импульс от тока КЗ;
С – расчётный коэффициент принимаем С=100.
Результирующий тепловой импульс тока КЗ:
где Iп – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии;
tотк – время отключения КЗ;
Ta – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. В распределительных сетях 10 кВ можно принять Ta=001с.
Из двух найденных сечений (по экономической плотности тока и термической стойкости) принимаем большее.
Далее необходимо произвети проверку по нагреву максимальным расчётным током линии Iрmax:
Покажем пример выбора кабеля для ТП3 (радиальная линия Л1):
Выбираем кабель минимального сечения ААШвУ-370 с Iдоп=165 А.
Произведем выбор кабеля по термической стойкости. Результирующий тепловой импульс тока КЗ:
Минимальное сечение жил по термической стойкости:
Окончательно по термической стойкости выбираем кабель для линии Л1 — ААШвУ-3120 с Iдоп=240 А.
Результаты расчётов для кабелей питающих остальные ТП аналогичны и сведены в таблицу 9.1. Выбор кабелей питающих заводской РП производим по полной расчётной нагрузке цехов предприятия.
Результаты расчета выбора сечения кабелей
2. Выбор электрических аппаратов
Среди условий эксплуатации электрических аппаратов можно выделить три основных режима: длительный (номинальный) перегрузки и короткого замыкания.
В длительном режиме надёжная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному току и напряжению. В режиме перегрузки надёжная работа аппаратов обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах при которых гарантируется нормальная работа за счёт запаса прочности. В режиме короткого замыкания надёжная работа аппаратов обеспечивается их термической и электродинамической устойчивостью.
Выбор электрических аппаратов определяется условиями:
где Uном Iном – соответственно номинальное напряжение и ток аппарата;
Uраб Iраб – напряжение и ток сети в которой установлен аппарат;
Вт=I2tk – тепловой импульс аппарата А2с;
Вк=I2tср – тепловой импульс расчётный А2с.
Вводную ячейку КСО выбираем по расчётному току завода линейную ячейку – по току самого мощного присоединения.
Выбор вводной ячейки КСО
Выбор линейной ячейки КСО
Шины выбираются по номинальным значениям тока и напряжения и проверяются на электродинамическую и термическую устойчивость.
где sдоп sр – соответственно допустимое и рабочее напряжения возникающее в металле шины МПа.
где Smin - минимальное сечение шины мм2.
Выбираем алюминиевые шины АДО сечением 405 мм2 с Iдоп=540 А. Расстояние между фазами а=250 мм расстояние между изоляторами l=1000 мм момент сопротивления шин:
где h и b –соответственно высота и ширина сечения шины.
Расчётное напряжение в металле шин:
sдоп=42 МПа – для алюминиевых шин марки АДО. Выбранные шины проходят по электродинамической и термической устойчивости.
4. Выбор автоматических выключателей на ТП
Номинальные токи секционных выключателей выбираются на ступень ниже чем номинальные токи вводных автоматов установленных за трансформаторами подстанции.
Для однотрансформаторных подстанций мощностью 400 кВА:
Выбираем автомат ВА51-39 с Iна=630 А.
Для однотрансформаторных подстанций мощностью 630 кВА:
Выбираем автомат ВА53-41 с Iна=1000 А.
Для двухтрансформаторных ТП с мощностью трансформаторов по 630 кВА:
Выбираем автомат ВА55-41 с Iна=1600 А секционный ВА53-41 с Iна=1000А.
Произведём выбор выключателей в цепи конденсаторных установок:
Для установки АКУ04-260-20У3:
Выбираем выключатель ВА53-39 с Iна=630 А.
Для установки АКУ04-300-20У3:
Так как установленная мощность предприятия более 500 кВА необходимо применить полную схему учета с использованием 3-х трансформаторов тока и трансформаторы напряжения с вторичной обмоткой звезда с нулем цепи расчетного учета должны питаться от отдельных обмоток. Трансформаторы тока должны иметь класс точности 02s или 05sтрансформаторы напряжения 02 или 05. Следует применять электронные многотарифные счетчики активной энергии прямого включения класса точности 05 или 1 в соответствии с измерительным трансформатором полные счетчики электрической энергии с цифровым выходом и графиком нагрузки хранящемся 45 суток.
В системе энергоснабжения промышленного предприятия следует измерить текущие значения величин тока напряжения и мощности характеризующие режим работы как самой схемы так и её элементов а также осуществлять учёт потребляемой и вырабатываемой электроэнергии.
Амперметры устанавливаются в цепях в которых необходим контроль тока (ввода РП трансформаторы отходящие линии перемычки между секциями сборных шин конденсаторные установки).
Напряжение измеряется на каждой секции сборных шин РП и ТП. На ТП допускается измерять напряжение только на стороне низшего напряжения если установка трансформатора напряжения на первичной стороне не требуется для других целей. В трёхфазных установках обычно производится измерение одного междуфазного напряжения. Вольтметры используются также для контроля изоляции (U=10 кВ) для этой цели применяют три вольтметра (или один вольтметр с переключателем) включаемые на фазные напряжения через измерительный трансформатор присоединённый к секциям РТП.
Трансформаторы тока выбираются по номинальному току и напряжению первичной цепи классу точности номинальному току вторичной цепи и номинальной мощности вторичной обмотки.
где rприб и rкон – сопротивления проводов и контактов Ом;
I2 – ток вторичной обмотки А;
Sприб – мощность потребляемая приборами ВА.
Принимаем rкон=01 Ом I2=5 А.
Условие электродинамической устойчивости:
Условие термической устойчивости:
Трансформаторы напряжения выбираются по номинальным параметрам классу точности и нагрузке.
где РS=Sприбcosjприб – суммарная активная мощность потребляемая катушками приборов;
QS=Pприбtgjприб – суммарная реактивная мощность потребляемая катушками приборов.
Устанавливаем на секции РП трансформаторы напряжения ЗНОЛ-10-66 с Sном=120 ВА в классе точности 05 через предохранители ПКН001-10 и разъединитель с ножами заземления РВФЗ-10630У3.
Наиболее нагруженными являются трансформаторы тока фаз А и С. Выбираем трансформаторы тока типа ТПОЛ-10-У3 Sн=10 ВА.
Параметры трансформатора: Iн1=250 А Iн2=5 А Кдин=250 кА Кt=34.
Проверяем трансформатор РП по условиям электродинамической и термической стойкости:
Выбранный трансформатор тока проходит по условиям электродинамической и термической стойкости. Номинальный ток первичной обмотки выбирается по максимальному току нагрузки.
Наиболее загруженные фазы А и С. Выбираем трансформаторы тока типа ТПОЛ–10–У3 с номинальным током первичной обмотки соответствующим расчётному току линии.
Учёт электроэнергии на промышленном предприятии подразделяется на расчётный и технический.
Расчётный учёт электроэнергии предназначен для учёта выработанной а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчёта за неё.
Устанавливаемые для этой цели счетчики называют расчетными. Технический учёт предназначен для контроля расхода электроэнергии внутри предприятий – все установленные счётчики проектируемого участка являются техническими.
Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения
Счётчик активной энергии
Счётчик реактивной энергии
Вторичная нагрузка трансформаторов тока вводных ячеек
Вторичная нагрузка трансформаторов тока линейных ячеек
Коновалова Л. Л. Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 528 с.
Королев О. П. Радкевич В. Н. Сацукевич В. Н. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию. – Мн.: БГПА 1998. – 140 с.
Неклепаев Б. Н. Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 608 с.
Правила устройства электроустановок. 6-е изд. – М.: Энергоатомиздат 1985. – 640 с.
Радкевич В. Н. Проектирование систем электроснабжения: Учеб. пособие. – Мн.: НПООО «ПИОН» 2001. – 292 с.
Федоров А. А. Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат 1987. – 368 с.

Рекомендуемые чертежи

up Наверх