Расчёт электроснабжения и выбор электрооборудования ПС 10/0,4 кВ основного механического цеха

Введение

В настоящее время нельзя представить жизнь и деятельности современного человека без применения электричества. Электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека. Основными потребителями электрической энергии являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. Основное достоинство электрической энергии – это относительная простота производства, передачи и преобразования.

Электроснабжением называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, форме электросигнала, поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое качество электрической энергии. В России действует ГОСТ 1310997 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", который устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии. К сожалению, приходится констатировать, что нормы ГОСТ 1310997 недостаточно контролируются и часто не соблюдаются.

Системы электроснабжения создаются для обеспечения промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели (приводы) различных механизмов, электрические печи, сварочные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Экономия электроэнергии должна осуществляться: путем сокращения всех видов электрических потерь, путем перехода на энергосберегающие технологии производства.

Основой энергетики России является сооружение электростанций большой мощности. Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др. В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации эксплуатируются более 600 тысяч км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше 2 млн. км напряжением 0,4… 20 кВ, свыше 17 тысяч подстанция напряжением 35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн. кВ∙А и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6… 35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн. кВ∙А.

Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн. кВт; в отрасли работают более 1 млн. человек.

Общая часть

1.1Краткая характеристика объектов электрификации

По режиму работы всё оборудование делят на 3 группы:

Продолжительный режим – это такой режим работы, при котором приемник работает длительное время, но его токоведущие части не превышают допустимой температуры. В этом режиме работают печи сопротивления.

Кратковременный режим – это такой режим работы при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины на столько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды. В этом режиме работают заточной станок и заслонки.

Повторно-кратковременный режим – это такой режим работы при котором рабочие периоды чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды. В этом режиме работают мостовой кран, кран-балка и кран штабелер.

По мощности электроприёмники различают: малой мощности – до 10 кВт; средней мощности – до 100 кВт; большой мощности – более 100 кВт. По мощности электроприёмники механического цеха относятся к потребителям средней и малой мощности, кроме электрической печи сопротивления №19, которая относится к потребителям большей мощности.

По напряжению электроприёмники различают на низковольтные и высоковольтные. Низковольтные – напряжение их составляет до 1000 В, и высоковольтные – напряжением более 1000 В. Всё электрооборудование относится к потребителям низкого напряжения, так как все установки работают от сети 220/380 В.

Все электроприёмники на данном предприятии работают на переменном токе промышленной частоты 50 Гц.

Все источники должны обеспечивать надежность в электроснабжении. Данный цех относится ко 2 категории электроснабжения. Эту категорию рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для электроприёмников допустимы перерывы в электроснабжении на время необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание от одного трансформатора, перерыв в электроснабжении разрешается не более 24 часов.

При проектировании системы электроснабжения механического цеха, главной задачей является определение величины питающих напряжений.

Для питания крупных и особо крупных предприятий следует применять напряжения 110, 150, 220, 330 и 500 кВ.

Напряжение 35 кВ применяется для питания предприятий средней мощности и для распределения электрической энергии на первой ступени электроснабжения, на таких предприятиях при помощи глубоких вводов в виде магистралей, к которым присоединяются цеховые подстанции 35/10 кВ.

Глубокий ввод – система электроснабжения с приближением высокого напряжения к электрическим установкам с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации.

На второй ступени напряжение равное 10 кВ, питает цеховые трансформаторные подстанции. Такое напряжение в 10 кВ применяется во внутризаводском распределении энергии. А также на предприятии с мощными двигателями, допускающими непосредственное присоединение к сети 10 кВ, на предприятиях небольшой и средней мощности. Напряжение 10 кВ следует применять в качестве основного как наиболее экономичного в отличии от напряжения в 6 кВ. Напряжение 6 кВ обычно применяется при наличии на предприятии значительного количества электроприемников на 6кВ.

На третьей ступени напряжение равное 380/220 В применяется в основном на электрических установках до 1000 В, для питания электроприемников от общих трансформаторов, но, как правило, от отдельных сетей.

Напряжение 220В предназначено для питания однофазных электроприемников – это такие электроприемники как осветительные лампы, и ещё на питание бытовых приборов.

На данном предприятии основное электроснабжение выполнено напряжением 6 кВ. Так как подстанции малой мощности питаются напряжением 6кВ. В основном на механическом цехе все потребители питаются от переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением 380 и 220 В.

Выбор схемы электроснабжения

Система электроснабжения – это совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Схемы электроснабжения промышленных предприятий делятся на схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.

В данном цехе выбрана схема электроснабжения блок «трансформатор – магистраль», т.к. она более подходит из технико-экономических соображений. Блок «трансформатор - магистраль» - смешанная схема электроснабжения, в ней присутствуют элементы радиальной и магистральной схемы. Крупные и ответственные потребители питаются по радиальной схеме, а средние и мелкие потребители - по магистральной.

На предприятии установлена главная понизительная подстанция, на напряжение 35кВ, которая понижает напряжение до величины 6кВ. В механическом цехе установлена комплектная трансформаторная подстанция КТП6/0,42×1000 с трансформаторами ТМ1000/6.

В цехе от комплектной трансформаторной подстанции проложен магистральный шинопровод (ШМА) на номинальный ток 4000 А. От него отходят кабельные линии для питания распределительных шинопроводов (ШРА) в количестве двух штук и распределительных пунктов (РП) в количестве трех штук. Затем от РП или ШРА запитываются конкретные электроприемники. Выбранное сечение проводов и кабелей составляет от 2,5 до 185мм2. ШРА1питает первую группу электроприемников, в которую входят: прессы и молоты. А ШРА2 питает вторую группу электроприемников, состоящую из: печей, закалочного агрегата и селитровой ванны.

Защита от токов короткого замыкания выполнена автоматическими выключателями с электромагнитными и комбинированными расцепителями. Для сварочного оборудования защита от токов к.з. выполнена предохранителями. Защита от токов перегрузки выполнена магнитными пускателями со встроенным тепловым реле.

Для повышения коэффициента мощности и компенсации реактивной мощности применяется компенсирующее устройство УК20,3850.

Заключение

В результате курсового проектирования было спроектировано электроснабжение механического цеха.

В цехе электроснабжение выполнено по схеме блок «трансформатормагистраль». Блок «трансформатор - магистраль» - смешанная схема электроснабжения, в ней присутствуют элементы радиальной и магистральной схемы. Крупные и ответственные потребители питаются по радиальной схеме, а средние и мелкие потребители - по магистральной. В качестве магистрального шинопровода был выбран ШМА59Н с допустимой нагрузкой 4000А. Для питания прессов и молотов был выбран распределительный шинопровод ШРА1 с допустимой нагрузкой 600А. Для питания печей, закалочного агрегата и селитровой ванны был выбран распределительный шинопровод ШРА2, который разбит на три шинопровода с допустимой нагрузкой 600А каждый. Самый мощный электроприемник питается кабелем от магистрального шинопровода. Для питания остальных электроприемников были выбраны распределительные пункты в количестве трех штук.

Для прессов, молотов, станков, и пил были выбраны асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а для кранов и тележек асинхронные двигатели с фазным ротором. Для снижения перебоев в электроснабжении была выбрана пусковая и защитная аппаратура. Для приводов двигателей были выбраны автоматические выключатели от токов короткого замыкания и магнитные пускатели со встроенным тепловым реле от токов перегрузки. Для защиты сварочного оборудования от токов короткого замыкания были выбраны предохранители совместно с рубильниками. Был произведен расчет электрических нагрузок для нормального режима работы электроприемников. Выбрано компенсирующее устройство УК20,3850 для уменьшения реактивной мощности и повышения коэффициента мощности. Выбрано число трансформаторов на подстанции. Так как цех относится к потребителям второй категории электроснабжения, то на подстанции установлено два трансформатора номинальной мощностью 1000 кВА.

Был проведен расчет токов короткого замыкания. Защита распределительных пунктов и распределительных шинопроводов от токов короткого замыкания и перегрузок выполнена автоматическими выключателями с комбинированными расцепителями. Для защиты рабочих был произведен расчет заземляющих устройств.

В ходе курсового проекта построена однолинейная схема электроснабжения и план механического цеха с распределительными сетями. В схеме был указан весь перечень электрооборудования, находящийся в предложенном цехе. Электроснабжение механического цеха было спроектировано с учетом всех условий, необходимых для надежной и безопасной работы персонала.