Расчет электроснабжения ремонтно-механического цеха

Курсовой ЭПП.docx

Расчёт электрических нагрузок
1. Расчёт трехфазных нагрузок
2. Расчёт осветительной нагрузок
3. Расчёт нагрузки крана
4. Расчёт эквивалентной сварочной нагрузки
5. Расчёт сварочной нагрузки для выбора СП-3
6. Расчёт сварочной нагрузки для выбора СП-4
Выбор числа и мощностей цеховых трансформаторов
Расчет центра электрических нагрузок
Выбор напряжения распределительной сети
Выбор кабелей и кабельных перемычек
1. Выбор сечения по нагреву
2. Проверка на потерю напряжения
Расчет токов короткого замыкания
1. Расчет параметров схемы замещения
2. Расчет токов однофазного и трехфазного КЗ
Выбор предохранителей и автоматических выключателей
1. Выбор предохранителей
2. Выбор автоматических выключателей
Определение пиковых токов ШМА ШРА
1. Расчет пикового тока ШМА
2. Расчет пикового тока ШРА
Выбор места установки компенсирующих устройств
В данном курсовом проекте предстоит разработать схему электроснабжения цеха промышленного предприятия.
При разработке курсового проекта необходимо учитывать то что система электроснабжения должна обладать высокими технико-экономическими показателями и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.
Таким образом в процессе выполнения курсового проекта проектант получает опыт практического проектирования. Перед студентом ставится реальная задача - он оказывается лицом к лицу с проблемой которую необходимо разрешить. Он приобретает понятия об основных проблемах задачах и целях проектирования.
Задание на курсовой проект
Таблица 1. - Исходные данные на курсовой проект
Наименование Электроприемника
Токарно-револьверный
Горизонтально-расточный
Горизонтально-фрезерный
Радиально-сверлильный
Вертикально-фрезерный
Бесцентро-шлифовальный
Токарный полуавтомат
Точильно-шлифовальный
Электромасляная ванна
Нагревательная электропечь
Электротермическая печь
Точечные стационарные
Сварочные шовные роликовые
Зана перемещения крана участок
Длина питающей линии км
Сеть высокого напряжения кВ
Рисунок 1 –План цеха
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.Расчет трёхфазных нагрузок
Расчет электрических нагрузок производится методом расчетного коэффициента. Данный метод расчета позволяет определить электрические нагрузки электроприемников напряжением до 1000В. Рассмотрим расчет Кругло-шлифовального станка.
Исходные данные ЭП:
Справочные величины:
Средние мощности группы ЭП:
Суммарная средняя мощность ШРА-1
Эффективное число электроприемников ШРА-1:
Средневзвешенный коэффициент использования:
Выбор расчетного коэффициента производится исходя из эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования:
Расчётные значения для групп электропиёмников:
Полученные данные заносим в таблицу 1. По аналогичному алгоритму производим расчёт для ШРА-2 ШРА-3 ШРА-4ШРА-5 СП-3 ШМА.
2.Расчет осветительной нагрузки
Осветительная нагрузка рассчитывается по удельной нагрузке на единицу производственной площади:
Расчетная активная нагрузка:
где – удельная электрическая нагрузка на единицу производственной площади кВт. Примем что и освещение производится люминесцентными лампами с
Расчетная реактивная нагрузка:
Полученные значения заносим в таблицу 1.
3.Расчёт нагрузки крана
Кран имеет три двигателя: тележки моста подъема.
Соотношения мощностей 1:2:3. Мощность крана 45кВт
Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета нагрузки крана
В расчете принимается одновременная работа двигателей моста и подъема - двух наиболее мощных ЭП. В этом случае номинальная мощность крана определяется как:
Полученные значения заносим в таблицу 1.5.
4.Расчёт эквивалентной сварочной трёхфазной нагрузки
Все машины контактной электросварки являются однофазными с повторно-кратковременным режимом работы. Расчет электрических нагрузок машин контактной сварки производится по полной мощности; за расчетную нагрузку по нагреву принимается среднеквадратичная нагрузка.
Таблица 1.2 – Исходные данные для расчета электрических нагрузок машин контактной сварки
Сварочные точечные машины
Средняя нагрузка каждой машины:
- коэффициент загрузки
- коэффициент включения i-той сварочной машины.
Распределяем сварочную нагрузку по фазам:
Среднеквадратичная нагрузка каждой сварочной машины:
Средняя нагрузка каждой пары фаз:
Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз например АВ определяется по формуле:
Среднеквадратическая нагрузка приведенная к 3-х фазной системе по 2-м наиболее загруженным парам фаз:
Расчет активной реактивной мощности и тока:
Пиковая мощность каждой машины:
Средневзвешенное значение коэффициента включения для n машин в каждой паре фаз:
Определение количества одновременно работающих сварочных машин по кривым вероятности:
Максимальное количество машин Sпик . Суммарная мощность этих машин:
Наиболее загруженная пара фаз:
Полученные значения заносим в таблицу 1.5
5. Расчёт сварочной нагрузки для выбора СП-1
Таблица 1.3 – Исходные данные для расчета СП-1
Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз:
Расчетная трехфазная нагрузка:
6.Расчёт сварочной нагрузки для выбора СП-2
Таблица 1.4 – Исходные данные для расчета СП-2
Таблица 1.5 – Расчёт электрических нагрузок.
Токарно-револьверный
Горизонтально-расточный
Таблица 1.6 – Расчёт ШРА-1
Таблица 1.7 – Расчёт ШРА-2
Таблица 1.8 – Расчёт ШРА-3
Таблица 1.9 – Расчёт ШРА-4
Таблица 1.11 – Расчёт СП-3
ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАСФОРМАТОРОВ С УЧЕТОМ КУ
Почти всю нагрузку данного цеха составляют – потребители 2-ой категории т.е. допускающие перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва. Исходя из данных условий был выбран один трансформатор. Взаимное резервирование отсутствует поэтому коэффициент загрузки принимается 09.
Мощность трансформатора:
Ближайшая стандартная мощность трансформатора 630кВА
Первая составляющая мощности БК:
Вторая составляющая мощности БК определяется с целью оптимального
снижения потерь мощности в трансформаторе и снижения потерь мощности в сети:
Суммарная мощность КУ в сети НН:
Выбор компенсирующих устройств:
хУКМ 04-110-15-30-УЗ
Расчетная мощность с учетом КУ:
Реальный коэффициент загрузки:
РАСЧЕТ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Месторасположения КТП оказывает существенное влияние на систему цехового электроснабжения суммарную длину линий связывающих источник питания с отдельными потребителями. Поэтому при изменении местоположения подстанции изменяются суммарные капитальные вложения потери электроэнергии. КТП стараются расположить как можно ближе к центру электрических нагрузок Координаты ЦЭН определяются так:
Таблица 3.1 – Расчет центра электрических нагрузок
ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ РАСПЕДИЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
Выбор напряжения распределительной сети является в достаточной степени важной и сложной задачей при проектировании распределительной сети но в данном случае наша задача несколько упрощается. Это связано с тем что основными потребителями электроэнергии в цехе являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором в связи с этим мы принимаем напряжение распределительной сети равным U = 04 кВ.
Выбор магистрального шинопровода ШМА-1
Так как компенсирующие устройства будут установлены не в месте присоединения ШМА-1 к трансформатору выбор магистрального шинопровода производится по расчётному току с учётом компенсации реактивной мощности:
Ближайший стандартный шинопровод: ШМА-4-1250
Выбор распределительного шинопровода ШРА-1:
Ближайший стандартный шинопровод: ШРА-73-400
Выбор распределительного шинопровода ШРА-2:
Выбор распределительного шинопровода ШРА-3:
Ближайший стандартный шинопровод: ШРА-73-250
Выбор распределительного шинопровода ШРА-4:
Ближайший стандартный шинопровод: ШРА-73-630
Выбор распределительного силового шкафа СП-1:
ШРС1-53УЗ (ток шкафа – 320А; отходящие линии: количество и номинальные токи предохранителей 8х60А)
Выбор распределительного силового шкафа СП-2:
95А60А – СП подходит
Выбор распределительного силового шкафа СП-3:
ПР 8501- СЭ-Х045-Х УХЛ3 ток шкафа – 160А; (количество автоматических выключателей распределения и номинальный ток 3х63А)
ВЫБОР КАБЕЛЕЙ И КАБЕЛЬНЫХ ПЕРЕМЫЧЕК
1.Выбор сечения по нагреву
Сечение жил кабелей цеховой сети выбирают по нагреву длительным расчетным током по условию:
где расчётный ток А;
длительно допустимый ток заданного сечения А.
номинальная мощность электроприёмника кВт;
номинальный коэффициент мощности электроприёмника.
Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором должно выполнятся условие:
для печей и сварочных машин:
За расчетный ток для сварочных машин принимаем среднеквадратический ток:
Проведем расчет для кабеля Кругло-шлифовальный станка:
Расчетный ток станка равен:
По требуемому условию подходит ААБЛ (3х70+1х35)
Расчет и выбор остальных кабелей занесенный в таблицы 6.1-6.4.
Таблица 6.1 – Выбор кабелей для ЭП приводом которых являются АД с К.З. ротором
Таблица 6.2 – Выбор кабелей для ЭП термического отделения
Электромаслянная ванна
Таблица 6.3 – Выбор кабелей для ЭП сварочного отделения
Таблица 6.4 – Выбор кабелей и кабельных перемычек между ШМА и ШРА СП
Наименование шинопровода
2.Проверка на потерю напряжения
Выполним проверку кабелей по потере напряжения. Потеря напряжения в кабелях не должна превышать от
номинальный ток электроприемника А.
длина кабельной линии м.
погонное активное сопротивление кабеля
погонное реактивное сопротивление кабеля
коэффициент мощности электроприёмника.
Проведем проверку кабеля Кругло-шлифовальный станка:
Кабель ААБЛ (3х70+1х35) для вертикально-фрезерного станка проходит проверку по напряжению. Проверка остальных кабелей занесена в таблицы 6.5-6.7.
Таблица 6.5 – Проверка кабельных линий от ШМА
Таблица 6.6 – Проверка кабельных линий сварочного отделения по потере напряжения.
Таблица 6.7 – Проверка кабельных линий по потере напряжения.
Все кабели проверку проходят.
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.
В сети 04 кВ активные сопротивления соизмеримы с реактивными. Поэтому при расчёте токов к.з. в электрических сетях до 1000В необходимо учитывать все сопротивления цепи к.з. как индуктивные так и активные. Кроме того учитываются переходные активные сопротивления всех контактов в этой цепи а также сопротивления токовых обмоток автоматических выключателей и реле. Расчёт ведём в именованных единицах приближенном приведении. Расчёт ведём для наиболее электрически удалённого и наиболее близкого электроприемников. Это токарно-револьверный (№89) подключённая к ШРА-2 и электропечь (№138) подключённый к ШРА-4.
Рисунок 7.1- Однолинейная схема для расчёта токов КЗ
1.Расчет параметров схемы замещения
Сопротивление кабельной линий прямой и обратной последовательностей определяем по формулам:
погонное активное и реактивное сопротивление кабельных линий соответственно .
длина кабельных линий м.
количество параллельно проложенных кабелей шт.
Сопротивление нулевой последовательности кабельных линий:
погонное активное и реактивное сопротивление нулевой последовательности кабельных линий соответственно .
Рисунок 7.2 - Схема замещения для расчётов тока КЗ
Таблица 7.1 - Расчёт сопротивлений прямой и нулевой последовательности кабельных линий
Сопротивление прямой последовательности магистрального и распределительного шинопроводов:
Сопротивление нулевой последовательности магистрального и распределительного шинопроводов:
где – сопротивление нулевого проводника
Таблица 7.2 - Расчёт сопротивлений шинопроводов прямой и нулевой последовательности для различных точек КЗ
Сопротивления схемы замещения трансформатора:
номинальное напряжение на вторичной обмотке кВ;
номинальная мощность трансформатора кВА;
напряжение короткого замыкания трансформатора %.
Из справочника находим сопротивления автоматических выключателей и предохранителей:
Сопротивление контактов соединений шинопроводов:
Сопротивление контактов соединительных кабелей (учитываем по 2 контакта на 1 кабель):
2.Расчёт токов однофазного и трехфазного КЗ
Ток трёхфазного короткого замыкания определяем по формуле:
Ток однофазного короткого замыкание определяется по формуле:
среднее номинальное напряжение сети В где произошло КЗ;
суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ включая сопротивления шинопроводов аппаратов и переходные сопротивления контактов начиная от нейтрали понижающего трансформатора мОм;
то же обратной последовательности;
то же нулевой последовательности.
Рассчитываем ток трёхфазного КЗ в точке К1.
Полагаем что КЗ произошло в начале ШМА тогда в схему замещения входят сопротивления трансформатора автоматического выключателя SF1.
Ток трехфазного КЗ в точке К1 равен:
Рассчитываем ток однофазного КЗ в точке К1.
Определяем ток однофазного короткого замыкания. Находим сопротивления обратной (равно прямой т.к. нет вращающихся машин) и нулевой последовательности. Находим ток КЗ без учета дуги определяем сопротивление цепи КЗ и после по графику зависимости определяем значение Значение тока однофазного КЗ найденное без учета сопротивления дуги умножаем на этот коэффициент
Таблица 7.3 - Расчёт токов КЗ
ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
1.Выбор предохранителей
– номинальное напряжение сети кВ;
– максимальный ток к.з. сети А;
– максимальный расчётный ток А;
– коэффициент перегрузки учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в режиме пуска. Предполагаем что у нас легкий пуск и примем коэффициент перегрузки равным 25;
– пусковой ток двигателя А.
Кроме указанных условий токи плавких вставок должны соответствовать кратностям допустимых длительных токов (согласование с сечением)
где – длительно допустимый ток защищаемого участка сети;
а также проходить по условию чувствительности:
где – минимальный ток к.з.
Рассмотрим на примере выбор предохранителя для Кругло-шлифовальный станка:
Выбираем предохранитель ПН2
Выбор предохранителя для вентустановки:
2.Выбор автоматических выключателей
где – наибольший расчетный ток нагрузки;
- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя.
пиковый ток группы электроприёмников А
) Отстройка от длительно допустимых токов:
- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем (отсечкой):
- для автоматических выключателей с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки):
- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой (если имеется отсечка то ее кратность не ограничивается):
) Отстройка от минимальных токов короткого замыкания:
- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем:
- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой:
) Проверка по отключающей способности:
Выбор выключателя SF-1:
Выбираем выключатель Э16В Iном.авт. = 1600 А Iном.расц. = 1600 А Iном.отк. = 45 кА.
Выбор выключателя SF-2 :
Выбираем выключатель Э06С Iном.авт. = 400 АIном.расц. = 400 А Iном.отк. = 40 кА.
Выключатели к остальным ШРА и СП выбираем по расчетному току:
Выбор выключателя SF-3 – ШРА-2:
Выбираем выключатель А3714
Выбор выключателя SF-4 – СП-1:
Выбор выключателя SF-5 – Кран:
Выбор выключателя SF-6– СП-2:
Выбор выключателя SF-7– ШРА-4:
Выбор выключателя SF-7– СП-3:
Выбор выключателя SF-8 – ШРА-3:
Выбираем выключатель А3744
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПИКОВЫХ ТОКОВ ШМА ШРА.
1.Расчет пикового тока ШМА
Расчёт пикового тока производим по формуле:
расчётный ток ШМА с учётом КРМ А. Принимаем
пусковой ток наибольшего по мощности электроприёмника А.
номинальный ток наибольшего по мощности электроприёмника А.
коэффициент использования наибольшего по мощности электроприёмника.
Наибольший по мощности ЭП Кругло-шлифовальный.
2.Расчёт пикового тока ШРА-1
ВЫБОР МЕСТА УСТАНОВКИ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Рисунок 11.1-Схема размещения КУ.
Условие выбора места установки КУ:
Выбор места установки первого КУ:
51 ≥ 70 ≥ 0 – установку производим в точке 1.
Выбор места установки второго КУ:
01 ≥ 70 ≥ 0 – установку производим в точке 9.
Таблица Выбора предохранителей для ЭП с приводом АД с КЗ ротора.
Выбор предохранителей для термического отделения.
Выбор предохранителей для сварочного отделения
При разработке курсового проекта учитывался тот фактор что система электроснабжения должна обладать высокими технико-экономическими показателями и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.
Был произведен расчет нагрузки методом расчетного коэффициента и коэффициента формы. После это было выбрано силовое оборудование коммутационное оборудование произведена проверка всего оборудования. Для проверки коммутационной аппаратуры были рассчитаны токи трехфазного короткого замыкания и однофазного короткого замыкания. Так же при выборе кабелей была произведена проверка на падение напряжения. После всех проверок было определено что оборудование было выбрано верно и выдержит расчетные условия при эксплуатации.
Для лучшей компенсации реактивной мощности и уменьшения потерь от передачи реактивной мощности по сети было рассчитано место установки компенсирующих устройств.
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для ВУЗов – М. "Энергоатомиздат" 1987г.
Саенко Ю.Л. Методическое руководство к выполнению курсового проекта по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий». Мариуполь 2004 г.
ГОСТ 28249-93 Межгосударственный стандарт «Короткие замыкания в электроустановках до 1000 В».