Курсовой проект электроснабжения электромеханического цеха

Введение

Энергетика нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. Большая часть электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Для передачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества существуют следующие энергосистемы: Цеховая - обеспечивающая энергоснабжение потребителей, Заводская - служат для электроснабжения основных цехов и вспомогательных объектов, Городские или Районные - служат для электроснабжения предприятий, сельского хозяйства, коммунальных объектов. При проектировании необходимо учитывать технико-экономические аспекты. При выборе напряжений питающих линий, сети и чисел трансформаторных подстанций, систем управления, защиты – мы должны учитывать усовершенствования технологического процесса, роста мощностей при номинальном напряжении.

1. Общая часть

1.1. Краткая характеристика электромеханического цеха, электрических нагрузок и его технологического процесса

Электромеханический цех (ЭМЦ) предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических машин с последующей их обработкой различными способами.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. ЭМЦ имеет станочное отделение, в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные, токарные, фрезерные, строгальные, анодно-механические станки и др.

В цехе предусмотрены помещения для цеховой ТП, вентиляторной, инструментальной, для бытовых нужд и пр. ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ до цеховой ТП – 0,5 км, а от ЭНС до ПГВ – 10 км. Напряжение на ПГВ – 10кВ.

Количество рабочих смен – 2. Потребители ЭЭ цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН.

Грунт в районе ЭМЦ – песок с температурой +20 0С. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый.

Размеры цеха A*B*H=48*30*9 м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования ЭМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане (План расположения ЭО электромеханического цеха).

2. Расчетно-конструкторская часть

2.1. Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Все электроприемники по надежности электроснабжения разделяются на три категории:

Электроприемники І категории – электроприемники, 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. Из состава электроприемников І категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники ІІ категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников ІІ категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников ІІ категории от одного трансформатора.

Для электроприемников ІІ категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Согласно ПУЭ, электроприемники ІІ категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подходящие под определения І и ІІ категорий.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают 1 суток.

Электромеханический цех по категории надежности ЭСН относится к потребителям 2 и 3 категории.

Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители, распределенные относительно равномерно по площади цеха.

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатормагистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин трансформаторной подстанции, если главные магистрали не применяются.

К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся в том, что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

К шинам низшего напряжения трансформаторной подстанции подключены через вводные выключатели РП1,РП2,РП3,ШРА1,ШРА2.

• РП1 через выключатель запитывает электроприемник № 1

• РП2 через выключатель запитывает электроприемник № 21

• РП3 через выключатели запитывает электроприемники №42, 43

• ШРА1 через линейные выключатели запитывает электроприемники № 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20

• ШРА2 через линейные выключатели запитывает электроприемники №

22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41

2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой.

Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.

Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты, отключающий поврежденный участок.

Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии.

Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные и полупроводниковые.

Тепловые расцепители срабатывают при перегрузках, электромагнитные — при КЗ, полупроводниковые — как при перегрузках, так и при КЗ.

Наиболее современные автоматические выключатели серии ВА предназначены для замены устаревших A37, АЕ, АВМ и «Электрон».

Они имеют уменьшенные габариты, совершенные конструктивные узлы и элементы. Работают в сетях постоянного и переменного тока. В таблице А.6 предоставлены данные ВА, так как они наиболее современные и применяются в комплектных распределительных устройствах в виде различных комбинаций. Автоматические выключатели серии ВА

Выключатели серии ВА разработок 51, 52, 53, 55 предназначены для отключений при КЗ и перегрузках в электрических сетях, отключений при недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.

Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (TP) и электромагнитный расцепители, иногда только ЭМР.

ВА 51 имеют среднюю коммутационную способность.

ВА 52 — повышенную.

Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:

для линии без ЭД - Iн.а.≥ Iн.р.; Iн.р.≥ Iдл;

для линии с одним ЭД - Iн.а.≥ Iн.р.; Iн.р.≥ 1,25 Iдл;

для групповой линии с несколькими ЭД - Iн.а.≥ Iн.р.; Iн.р.≥ 1,1Iдл.

Производим расчет и выбор ШРА1, ШРА-2, РП1, РП-2, РП3 и вводных выключателей:

Исходные данные для расчетов аппаратов защиты берутся из сводной ведомости нагрузок.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта по теме «Электроснабжение электромеханического цеха» изучили техническую и справочную литературу, научились составлять однолинейные и развернутые схемы электроснабжения. Рассчитали сменные и максимальные активные, реактивные и полные нагрузки электроприемников методом коэффициента использования и коэффициента максимума. Все коэффициенты были выбраны из справочной литературы.

Электроприемники, работающие в повторно-кратковременном режиме были приведены к длительному режиму работы. Обосновали выбор силового трансформатора с учетом категории электроснабжения механического цеха, определили коэффициент загрузки трансформатора с учетом компенсирующих устройств.

В процессе выполнения курсового проекта были рассчитаны аппараты защиты для всех электроприемников и выбраны марки кабеля по сечению и допустимому току, согласно требованиям ПУЭ.