Электроснабжение цеха

Министерство образования Республики Беларусь

Специальность: монтаж и эксплуатация электрооборудования

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема: Электроснабжение цеха

Пояснительная записка

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии предприятия

2. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

3. Светотехнический расчет цеха

4. Выбор схемы и расчет внутрицеховой сети напряжением до 1 кВ

5. Определение электрических нагрузок

6. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

7. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок

8. Разработка и экономическое обоснование схемы внутреннего электроснабжения

9. Расчет токов короткого замыкания

10. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП

11. Расчет электрической сети освещения

12. Охрана труда

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение развития энергетики Республики Беларусь и ее инвестирования является важнейшей государственной проблемой, формирование национальной энергетической политики и поиск источников инвестирования должны решаться самостоятельно, принимая во внимание нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, к которым относятся биомасса, гидроэнергетика, энергия ветра и солнца.

Эти источники не решают глобальных проблем Белорусской электроэнергетики, однако, они менее капиталоемкие и успешно решают задачи местного энергоснабжения. В условиях недостатка собственных инвестиционных ресурсов, представляют интерес изучение возможностей и эффективности привлечения внешних источников, таких как совместные предприятия и заемные средства в форме кредитов. Возможно использование и других источников (акционерный капитал, лизинг и т.д.). Должны быть изучены все возможности инвестирования и использованы наиболее доступные и эффективные формы и способы.

Распределение электрической энергии на территории промышленного предприятия может осуществляться по радиальным, магистральным и смешанным схемам в зависимости от расположения потребителей, их мощности и требуемой степени бесперебойности питания. Радиальные схемы применяются в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направления от источника питания, и используются для питания крупных сосредоточенных нагрузок, при этом как правило предусматривается глухое присоединение трансформаторов.

Такое построение схем распределение электроэнергии позволяетполучить лучшее технико-экономические показатели систем электроснабжения.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЦЕХА И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРЕДПРИЯТИЯ

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприёмники разделяют на три категории.

К первой категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из их состава выделяется особая группа электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова предприятия с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Во вторую категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта.

К третьей категории относятся все остальные электроприёмники, не подходящие под определения первой и второй категорий.

На проектируемом заводе в соответствии с выше изложенным определим категории по надежности электроснабжения каждого цеха. Данные сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

№ п/п	Наименование	Категория надежности
1	2	3
1	Участок приема ТКО	III
3	Участок сортировки вторсырья	III
4	Отделение прессования ТКО	III
5	Помещение электрика	III
6	ЦТП	I
7	Насосная станция автоматического пожаротушения	II
8	Отделение дробления картона	II

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ИХ КОММУТАЦИОННЫХ И ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

Электродвигатели для приводов производственных механизмов выбираем по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды.

Условие выбора электродвигателя

Рн Рмех, (3.1)

где Рн- номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рмех- мощность приводного механизма, кВт.

В качестве расчетного принимаем участок шлифовального цеха.

Исходные данные по установленной мощности электродвигателей снесены в таблицу 3.1

Исходя из [4], и условия выбора, выбираем электродвигатели для оборудования. Для примера выберем двигатель к линии сортировки.

7,5 кВт>7 кВт.

Принимаем электродвигатель АИР132S4 Pном=7,5 кВт; з=87%;

cosц=0,86; =7.5; Uном=380 В.

Рассчитаем номинальный ток электродвигателя по формуле

 , (3.2)

Рассчитаем пусковой ток электродвигателя по формуле

Iпуск=Iн·Кп , (3.3)

где Кп- коэффициент пуска.

(3.4)

Iпуск=15,2·7,5=114 А.

Выбор двигателей к остальным электроприёмникам производим аналогично.

Результаты сносим в таблицу.3.1.

Таблица 3.1 Результаты выбора электродвигателей

Марка наименование	Р мех кВт	двигатели	Р ном кВт	Кпд %	cos ц	Iп/Iном	Iном А	I пуск А
Линия сортировки	10	АИР132М4	11	87,5	0,87	7,5	21,95	164,625
	7,5	АИР132S4	7,5	87,5	0,86	7,5	15,14	113,55
	7,5	АИР132S4	7,5	87,5	0,86	7,5	15,14	113,55
Тюковый пресс	30	АИР200L4	30	91,5	0,86	7	57,92	405,44
	10	АИР132М4	11	87,5	0,87	7,5	21,95	164,625
Дробилка картона	18,5	Аир160М4	18,5	90	0,89	7	35,09	245,63
	10	АИР132М4	11	87,5	0,87	7,5	21,95	164,625
Вентилятор	1,1	АИР80А4	1,1	75	0,81	5,5	2,75	15,125
Приточная установка П1	0,65	АИР71В4	0,75	73	0,73	5	2,14	10,7
Кран электрический	7	АИР132S4	7,5	87,5	0,86	7,5	15,14	113,55
Ворота ролетные	0,5	АИР71А4	0,55	70,5	0,7	5	1,69	8,45

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными электродвигателями. С их помощью также осуществляется нулевая защита. Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ с тепловым реле РТЛ. Условие выбора магнитного пускателя

,(3.5)

где IНП - номинальный ток пускателя, А;

IР - расчетный ток электроприемника, A.

Условие выбора теплового реле

Iтэ Iр, (3.6)

где Iтэ- ток теплового элемента, А;

Iр - расчетный ток, А.

Электрические сети и электроприемники необходимо защищать от токов короткого замыкания и от длительных токовых перегрузок.

В качестве аппаратов защиты от коротких замыканий следует широко применять плавкие предохранители. Автоматы должны устанавливаться только в следующих случаях:

необходимость автоматизации управления;

необходимость обеспечения более скорого по сравнению с предохранителями восстановления питания, если при этом не имеют решающего значения вероятность неселективных отключений и отсутствие эффекта ограничения тока короткого замыкания;

частые аварийные отключения.

Проанализировав все выше изложенное, принимаем решение выполнить защиту электродвигателей плавкими предохранителями. Для подключения электроприемников к распределительным шкафам необходимо обеспечить защиту отходящих линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями, которые выбираются по следующим условиям:

,(3.7)

,(3.8)

где IНА - номинальный ток автомата, А;

IНР - номинальный ток расцепителя, А.

Расчётное значение кратности тока отсечки

. (3.9)

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя IСР Э проверяется по максимальному кратковременному току линии IКР

.(3.10)

Номинальный ток плавкой вставки IВС предохранителя определяется:

1) по величине длительного расчетного тока IР

. (3.11)

2) по условию перегрузок пусковыми токами

, (3.12)

где IКР - максимальный кратковременный (пиковый) ток, A;

б?- коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который

при легких условиях пуска принимается равным 2,5, при

тяжелых - 1,6 …2,0, для ответственных потребителей - 1,6.

При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве IР принимается его номинальный ток IН, а в качестве IКР - пусковой ток IПУСК.

При числе электроприемников в группе больше одного расчетный ток IР может быть определен по методу расчетных коэффициентов. Исходной информацией для выполнения расчетов по данному методу является перечень электроприемников с указанием их номинальных мощностей PН. Для каждого электроприемника по справочной литературе подбираются средние значения коэффициентов использования ки, активной cos ц и реактивной tg ц?? мощности. При наличии интервальных значений ки рекомендуется принимать большее.

Расчетная активная нагрузка группы электроприемников определяется по выражению

,(3.13)

где кР - коэффициент расчетной нагрузки.

Величина кР принимается по табл. П6 [1] в зависимости от эффективного числа электроприемников nЭ, группового коэффициента использования ки.. Эффективное число электроприемников определяется по формуле

,(3.14)

где PНi - номинальная мощность i-го электроприемника, кВт;

n - действительное число электроприемников.

Для группы электроприемников различных категорий (т.е. с разными ки) средневзвешенный коэффициент использования находится по формуле

.(3.15)

Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников определяется следующим образом

,(3.16)

где кР` - расчетный коэффициент, при

кР` =1,1; при кР` =1.

Расчетный ток для группы электроприемников

,(3.17)

где UH - номинальное напряжение сети, В.

Пиковый ток группы определяется по формуле

,(3.18)

где IПМ - наибольший из пусковых токов приемников в группе, А;

IНМ - номинальный (при ПВ = 100 %) ток электроприемника,

имеющего максимальный пусковой ток, А;

ки - коэффициент использования, характерный для

приемников с IПМ.

Произведём выбор пусковой и защитной аппаратуры для линии сортировки.

В соответствии с условием (3.5) из таблицы П11 [1] выбираем магнитный пускатель ПМЛ 221002 с Iнп=25А.

25 А>15,2 А.

По условиям (3.7), (3.8) выбираем из таблицы П13 [1] автоматический выключатель ВА 51-25 с Iна=25А, Iнр=16 А.

25 А>15,2 А,

16 А>15,2 А.

Рассчитываем кратность тока отсечки по формуле (3.9)

Принимаем Кто=10.

Проверяем выбранный автоматический выключатель по условию (3.10)

10·16?1,25·45,5,

160 А>142,5 А.

Выбираем по условиям (3.11), (3.12) из таблицы П12[1] предохранитель типа ПН2 100 с Iвс=50 А

50 А>15,2 А,

А.

Произведем выбор пусковых и защитных аппаратов для многодвигательного электроприёмника СВаГЛ.

В соответствии с условием (3.4) из таблицы П11 [1] выбираем магнитные пускатели: ПМЛ 121002 с Iнп=10А. ПМЛ221002 с Iнп=25 А.

10 А>6,7 А,

25 А>15,2 А.

По условиям (3.11), (3.12) выбираем из таблицы П12 [1] предохранители.

Для первого двигателя выбираем ПН2 100 с Iвс=50 А

50 А>15,2 А,

А.

Для второго двигателя выбираем НПН2 60 с Iвс=20 А

20 А>6,7 А,

А.

Произведем выбор автоматического выключателя, обеспечивающего защиту линии, отходящей к электроприемнику СВаГЛ.

По табл.П5 [1] для ковочной машины определяем средневзвешенный коэффициент использования ки = 0,25 коэффициент активной мощности cosц=0,65? коэффициент реактивной мощности tg ц=1,169

По формуле (3.14) определяем эффективное число электроприемников

Принимаем nЭ =2.

По табл.П6[1] определяем коэффициент расчетной нагрузки при

ки = 0, 25 и nЭ =1, кР =2,92.

По выражению (3.11) определяем расчетную активную нагрузку

.

По выражению (3.13) определяем расчетную реактивную нагрузку

.

Расчетный ток группы электроприемников по (3.13)

По формуле (3.15) определим кратковременный ток

По условиям (3.7), (3.8) выбираем из таблицы П13 [1] автоматический выключатель ВА 51-25 с Iна=25А, Iнр=16 А.

25 А>12,73 А,

16 А>12,73 А.

Рассчитываем кратность тока отсечки по формуле (3.9)

Принимаем Кто=10.

Проверяем выбранный автоматический выключатель по условию (3.10)

10·16?1,25·122,5,

160 А>153,13 А.

Выбор пусковых и защитных аппаратов для остальных электроприемников производится аналогично, результаты выбора сведены в 3.2.

Таблица 3.2 Результаты выбора пусковой и защитной аппаратуры

марка наименование	пускатель	предохранитель	аппарат
Линия сортировки	ПМЛ721002	ПН2-250/160	ВА51-31-40/14
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
Тюковый пресс	ПМЛ721002	ПН2-250/160	ВА51-31-40/14
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
Вентилятор	ПМЛ 221002	ПН2-100/50	ВА51-31-16/10
	ПМЛ 121002	НПН2-63/20
Приточная установка П1	ПМЛ621002	ПН2-100/100	ВА51-31-31.5/14
	ПМЛ 221002	ПН2-100/31,5
Ворота ролетные	ПМЛ 221002	ПН2-100/50	ВА51-31-16/10
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
	ПМЛ 121002	ПП24-25/4
Кран электрический	ПМЛ 221002	ПН2-100/50	ВА51-31-16/10
Дробилка картона	ПМЛ721002	ПН2-250/125	ВА51-31-40/10
	ПМЛ 121002	НПН2-63/10
	ПМЛ 121002	ПП24-25/4

Условия выбора проводов и кабелей

(3.19)

где Iр - расчётный ток проводника, А;

кп - поправочный коэффициент на условие прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки кп=1);

Iдоп - длительно допустимая токовая нагрузка проводника, А.

Соответствие аппарату защиты

(3.20)

где кз - кратность длительно допустимого тока провода или кабеля по

отношению к номинальному току или току срабатывания

защитного аппарата, определяемая по [1];

Iз - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата, А.

Провода прокладываем в стальных трубах в полу.

Рассмотрим пример выбора провода для двигателя линии сортировки 7.5 кВт. Расчётный ток этого двигателя равен 15,14 А. Выбор провода производим по условиям (3.19),(3.20) из [1]. Провода прокладываем в стальных трубах в полу.

Провод для ответвления к электродвигателю

Окончательно принимаем к установке провод АПВ-5(12,5) Iдоп.= 19А.

Провод от автомата до распределительного шкафа

Окончательно принимаем к установке провод АПВ-5(12,5) Iдоп.= 19А. Для остальных электроприёмников выбор проводов аналогичен. Результаты выбора приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Результаты выбора проводов к электродвигателям

Марка наименование	Провод к двигателям	I доп А	Провод к шкафу	I доп А
Линия сортировки	АПВ-5(1х25)	70	АПВ-5(1х25)	70
	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
Тюковый пресс	АПВ-5(1х25)	70	АПВ-5(1х25)	70
	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
Вентилятор	АПВ-5(1х2,5)	19	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
Приточная установка П1	АПВ-5(1х8)	37	АПВ-5(1х10)	39
	АПВ-5(1х2,5)	19
Ворота ролетные	АПВ-5(1х2,5)	19	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
Кран электрический	АПВ-5(1х2,5)	19	АПВ-5(1х2,5)	19
	АПВ-5(1х2,5)	19
Дробилка картона	АПВ-5(1х2,5)	19	АПВ-5(1х2,5)	19

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, трансформаторных подстанций (ТП), питающих и распределительных сетей.

Порядок расчета следующий: определим конфигурацию сети; разобьем все приемники участка на группы и занесем в таблицу; произведем расчет нагрузок и выбор силовых ящиков, распределительных шкафов и т.д.

Данные о группах электроприёмников снесём в таблицу 4.1

Таблица 4.1 Данные о группах электроприёмников

Марка	Количество	Наименование	Мощности	Рсумм	Ки	tg f
		Группа 1
Лс	1	Линия сортировки	25
Тп	1	Тюковый пресс	40
Дк	1	Дробилка картона	28
		Группа 2
Кэ	1	Кран электрический	6
Вр	7	Ворота ролетные	24
		Группа 3
В	5	Вентилятор	1,1
Пу	2	Приточная установка	0,75
Цн	1	Циркуляционный насос	0,1

Группы 2.1, 3,1 относятся к группам 2 и 3 соответственно, и нужны для определения нагрузки на радиальный шинопровод подключённый к ШМА.

В качестве примера произведем расчет электрических нагрузок для группы 10.

Групповой коэффициент использования вычисляем по формуле (3.15)

Эффективное число электроприёмников по формуле (4.3)

Принимаем nэ=17.

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы nэ и группового коэффициента использования и, причём при расчете распределительных шкафов, пунктов, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения Кр берутся из [1] таблица П6.

Коэффициент расчётной нагрузки 1 по таблице П6, в зависимости от

nэ1 = 17 и и = 0,23 равен Кр =1,126.

Определяем расчётную активную нагрузку по формуле (3.13)

кВт

Определяем расчётную реактивную нагрузку по формуле (3.16)

Определяем полную расчётную мощность по формуле

. (4.1)

кВ·А.

Определяем расчётный ток по формуле (3.17)

 А

Для остальных групп производим аналогичный расчёт. Результаты сносим в таблицу 4.2

Таблица 4.2 Результаты расчёта нагрузок по группам электроприёмников

№ Группы	nэ	Ки	Кр	Рр кВт	Qр квар	S МВ•А	I А
Г.1	3	0,25	2,025	50,47	29,16	58,29	88,56
Г.2	6	0,18	1,756	37	34,32	50,47	76,68
Г.3	4	0,14	2,58	34	22,25	40,63	61,73

Рассчитаем нагрузку по участку в целом.

Сгруппировав технологическое электрооборудование по значениям коэффициентов использования Ки рассчитаем средневзвешенный Ки по формуле (3.15).

Определим эффективное число электроприёмников по упрощённой формуле (такой расчёт производится только при значительном числе электроприёмников для магистральных шинопроводов, цеховых трансформаторных подстанций, корпуса, цеха или предприятия в целом)

(4.3)

где Рн.max - номинальная мощность наиболее мощного электроприемника станков, установленных в цехе, кВт.

Найденное значение nэ округляется до меньшего ближайшего целого числа nэ=25.

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников nэ и средневзвешенного группового коэффициента использования Ки, значение Кр берётся из [1] таблицы П7: Кр=0,825.

Согласно (3.13) активная расчетная нагрузка, кВт

кВт.

Расчётная реактивная мощность нагрузки для участка цеха в целом по(3.16), квар

По (4.1) полная мощность расчётной нагрузки, кВА

кВА.

Расчётный ток по данному участку, А, по (3.17)

4 ВЫБОР СХЕМЫ И РАСЧЁТ ВНУТРИЦЕХОВОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

Внутрицеховые сети условно делят на питающие и распределительные. К первым относят провода и кабели, отходящие непосредственно от распределительных устройств трансформаторных подстанций к первичным силовым пунктам и щитам, ко вторым - отходящие от пунктов, щитов, или шинопроводов к электроприемникам. Питающие сети могут выполняться по радиальным или магистральным схемам. Распределительные сети чаще всего бывают радиальными.

Для питания значительного числа электроприемников небольшой мощности, расположенных компактно по площади цеха, следует применять распределительные шинопроводы серии ШРА 4, присоединяемые к шинам до 1 кВ ТП с помощью аппаратов защиты и управления.

Радиальные схемы распределительных сетей с силовыми пунктами следует предусматривать в тех случаях, когда применению распределительных шинопроводов препятствуют условия среды, территориальное размещение электроприемников, наличие кранов и другие местные условия. При этом рекомендуется использовать силовые распределительные шкафы серии ШР11, а также ПР8501 с трехфазными группами плавких предохранителей ПН2 и НПН2, и автоматами ВА51-31 и ВА51-35 для защиты отходящих линий.

При построении схем необходимо стремиться к тому, чтобы длина линий была минимальной. Следует также исключать или сводить к минимуму случаи обратных перетоков мощности.

Приняв во внимание все вышеуказанное, принимаем решение о питании групп №4,8,10 электроприемников цеха от распределительных шинопроводов.

Питание групп №1,2,3 будем осуществлять от распределительных шкафов серии ПР8501

Как было упомянуто выше для питания электроприёмников с большими перепадами мощности применяем шкафы ПР8501. Шкафы данной марки берём без выключателей на вводе способ присоединения питающего кабеля болтовое соединение. Шкафы берём в соответствии с расположенными в них количеством автоматических выключателей ВА51-31.

Для примера рассмотрим выбор шкафа для 2 группы. Данная группа состоит из станков с защитными аппаратами ВА51-31 в количестве 6 штук. По [3] выбираем шкаф ПР8501-011. В данный шкаф может быть подключено 6 автоматических выключателей ВА51-31. Данный шкаф содержит необходимое количеством защитных аппаратов для группы 2. Аналогично выбираем другие шкафы результаты сведены в таблицу 5.1. 3 группу будем запитывать от силового ящика с номинальным током аппарата 250А.

Таблица 5.1 Выбор распредшкафов.

№ группы	Iрасч А	№ схемы ПР8501	Количество присоединений ВА51-31
1	88,56	007	4хВА51-31
2	76,68	011	6хВА51-31
3	61,73	007	4хВА51-31

Распределительные шинопроводы выбираются по условию

где IН - номинальный ток шинопровода, А;

IР - расчетный ток группы электроприемников, A.

По потере напряжения шинопроводы проверятся не будут так как ТП находится в цехе.

В качестве примера произведем выбор шинопровода питающего 3 группу электроприемников.

Шинопровод присоединен к питающей линии в начале, следовательно,

IР =86,35 По таблице П2.12 [1] выбираем распределительный шинопровод ШРА4-250

По условию (4.1)

От распределительных шинопроводов будем запитывать группы электроприемников№4,№8

Расчетный ток группы:

№ 2 IP =53,81А; ШРА4-250; IН =250,А;

№ 3 IP =62,87А; ШРА4-250; IН =250,А;

Шинопроводы имеют защитные ящики ЯВР или ЯВЗ предназначенные для отключения токов нагрузки, аварийных или плановых отключений шинопровода.

Для шинопровода ШРА4-250 возьмем ящик по таблице П2.10 [1] ЯВЗ-32-1.

Выберем сечения проводов и жил кабелей для подключения распределительных шинопроводов и распределительных шкафов к шинам ТП.

Распределение электроэнергии от ТП к распределительным шинопроводам осуществляется небронированными кабелями марки АВВГ. Сечения жил проводов и кабелей напряжением до 1 кВ по нагреву определяются по таблицам допустимых токов, составленным для нормальных условий прокладки, в зависимости от расчетных значений длительно допустимых токовых нагрузок IДОП по выражениям 3.19 и 3.20 А защитные аппараты выберем по 3.7-3.10.

Рассмотрим выбор защитного аппарата и кабеля для объединённых групп Г.1-Г.3

Групповой коэффициент использования вычисляем по формуле (3.15)

Эффективное число электроприёмников по формуле (4.3)

Принимаем nэ=12.

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы nэ и группового коэффициента использования и, причём при расчете распределительных шкафов, пунктов, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения Кр берутся из [1] таблица П6.

Коэффициент расчётной нагрузки 1 по таблице П6, в зависимости от

nэ1 = 12 и и = 0,19 равен Кр =0,92.

Определяем расчётную активную нагрузку по формуле (3.13)

кВт.

Определяем расчётную реактивную нагрузку по формуле (3.16)

Определяем полную расчётную мощность по формуле

. (4.1)

кВ·А.

Определяем расчётный ток по формуле (3.17)

А.

Произведём выбор защитного аппарата установленного в ТП для данной группы.

По формуле (3.15) определим кратковременный ток

По условиям (3.7), (3.8) выбираем из таблицы П13 [1] автоматический выключатель ВА 51-33 с Iна=160А, Iнр=125 А.

160 А>117,84 А,

125 А>117,84 А.

Рассчитываем кратность тока отсечки по формуле (3.9)

Принимаем Кто=10.

Проверяем выбранный автоматический выключатель по условию (3.10)

10·125?1,25·122,5,

1250 А>639,62 А.

Кабель питающий данную группу выберем из условий(3.19),(3.20) из [1]. Кабель прокладываем в полу.

Окончательно принимаем к установке кабель АВВГ-5(135) Iдоп.= 140А.

Таблица 5.2 Результаты выбора автоматов, кабелей к цеховой ТП.

Номер группы	Iр, А.	Автомат	Iпик, А.	КабельАВВГ
		Тип ВА	Iна, А	Iнр, А
						Сечение	Iдоп, А
Г.1	116,24	51-33	160	125	510,1	5х35	140
Г.2	99,32	51-33	160	100	493,18	5х25	115
Г.3	117,84	51-33	160	125	511,7	5х35	140

5. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦЕХА

Рабочее освещение служит для обеспечения нормальной освещенности на рабочих местах. Основной задачей расчета освещенности является определение числа и мощности ламп светильников, необходимых для обеспечения заданной освещенности.

Согласно [10] коэффициент пульсаций от осветительных приборов общего освещения должен быть не более 20%, а от местного освещения не более 10%.

В проектируемом участке шлифовального цеха при внезапном исчезновении освещения нет необходимости в продолжении работы персонала, так как потеря освещения не вызывает тяжелых последствий для людей и производства. Предусматриваем эвакуационное освещение вдоль основных проходов, необходимое для безопасного выхода людей из помещения при погасании рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно создавать освещенность не менее 0,5 люкса на полу.

Расчетная высота подвеса светильников находится по формуле

где Н - высота помещения, м;

hC - высота от точки крепления до светильника, м;

hР - высота рабочей поверхности над полом, м.

При общем равномерном освещении отношение расстояний между отдельными светильниками или рядами светильников L к высоте их установки НР над освещаемой поверхностью выбираем в зависимости от типа кривой силы света светильников (табл. 5.1 [10]). Принимаем для кривой силы света “ Г ” L/НР = (0,8…1,1).

Расстояние от крайних рядов светильников до стен l принимается в пределах (0,3…0,5).L, в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

Число рядов светильников R определяется по формуле

где В - ширина помещения, м;

l - расстояние от крайних светильников до стены, м.

Число светильников в ряду NR находится из выражения

где А - длина помещения, м.

Найденные значения R и NR округляются до ближайшего целого числа.

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами в ряду находятся по формулам



По полученным данным на плане цеха, вычерченном в масштабе, производится окончательное уточнение расположения светильников и их количества. Освещение производим лампами ДРЛ.

Расчет рабочего освещения будем производить методом коэффициента использования светового потока. При этом световой поток одной лампы определяется по формуле

где Е - нормируемая наименьшая освещенность, лк;

к - коэффициент запаса, для ламп ДРЛ и ЛЛ к = 1,5…2;

F - освещаемая площадь, м2;

z - отношение средней освещенности к минимальной

(z = 1,1…1,15);

N - количество светильников, шт.;

???коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока для каждого типа светильника определяют в зависимости от коэффициентов отражения: потолка п, стен с, рабочей поверхности р, а также в зависимости от индекса помещения (таблица П5.2 [11]).

Индекс помещения находят по формуле

где А - длина помещения, м;

В - ширина помещения, м.

По найденной величине светового потока подбирают мощность лампы.

Произведем светотехнический расчет для главной части цеха.

Определяем расчетную высоту подвеса светильников. Принимаем Н = 8 м; hC = 1,0м; hР = 0,8 м.

По формуле (6.1)

В зависимости от типа кривой силы света из отношения L/НР = (0,8…1,1) определяем L = (0,8…1,1) . 6,2 = 4,96…6,82 м. Принимаем L = 6 м. Из соотношения l = (0,3…0,5).L находим l = (0,3…0,5) . 6 =1,8…3 м. Принимаем l = 3 м.

Число рядов светильников по (6.2)

Принимаем R = 6 шт.

Число светильников в ряду по (6.3)

Принимаем NR = 11 шт.

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами в ряду определяем по формулам (6.4) и (6.5)

По выражению (6.7) определяем индекс помещения

По табл. П5.1 [5] при ?п = 0,5;??с = 0,3;??р = 0,1 и i =3,5 находим коэффициент использования ???????45?

Общее количество светильников в цеху

N = NR .R = 11 .6 = 66.

Принимаем нормируемую наименьшую освещенность Е = 300 лк для инструментального цеха.

По формуле (6.6) определяем световой поток одной лампы

По табл. П3.5 [5] выбираем лампы ДРЛ 400 мощностью 400 Вт со световым потоком Ф = 23500 лм. Световой поток лампы не должен отличаться от расчетного больше, чем на - 10 % - +20 %. Для выбранной лампы ? = 2,45 %, т.е. световой лампы находится в допустимых пределах. Принимаем к установке светильники РСП13.

Для эвакуационного освещения принимаем светильники НСП17 с лампами накаливания Б235-245-100 мощностью 100 Вт и световым потоком Ф = 1360 лм (табл. 3,1 [5]). Расчет производим в наиболее удаленной точке от основного прохода (точке А) цеха по точечному методу. Расстояние между светильниками 17 метров, количество светильников 3 шт. На рис. 6.1 представлена расчетная схема.



Рис. 6.1-Расчетная схема

Расчет освещенности на горизонтальной плоскости производим по формуле:

Определим расстояния d от проекции светильников до расчетной точки:

(6.9)

Определим фактическую освещённость в данной точке

Так как Е >0,5, то заданные лампы обеспечат необходимую освещенность.

6. ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И РАСЧЕТ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Данные о составе электроприёмников шарикоподшипникового завода представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Состав силовых электроприёмников по цехам

Ноим цеха и оборуд.	Рном	Ки	cos	tg	Рмах
Участок приема ТКО	3500				300
Участок сортировки вторсырья	1900	0,75	0,9	0,483
Отделение прессования ТКО	400	0,55	0,75	0,882
Помещение электрика	400	0,7	0,35	2,676
ЦТП	100	0,14	0,35	2,676
Насосная станция автоматического пожаротушения	1400				200
Отделение дробления картона	1000	0,7	0,85	0,62
Вентилятор	200	0,8	0,8	0,75
Линия сортировки	300				10
Тюковый пресс	200	0,8	0,9	0,483
Кран электрический	200	0,35	0,5	1,732
Приточная установка П1	150	0,8	0,8	0,75
Дробилка картона	700				30
Ворота ролетные	100	0,2	0,4	2,291

Расчёт силовых электрических нагрузок производим методом расчётных коэффициентов

Эффективное число электроприёмников определяется по формуле

, (7.1)

где n - число электроприёмников в группе;

рном.i - номинальная активная мощность i-го электроприёмника, кВт;

рном.наиб. - номинальная активная мощность наибольшего

электроприёмника группы, кВт.

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле

; (7.2)

где ки.i - коэффициент использования электроприёмника,

определяемый по [1].

Расчётная активная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле

; (7.3)

где кр - коэффициент расчётной нагрузки, принимаемый в зависимости

от nэф и ки по [1].

Расчётная реактивная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле

. (7.4)

На шинах цеховых ТП

. (7.5)

Приведём расчёт электрических нагрузок на примере компресорной.

Эффективное число электроприёмников определяем по (7.1)

Принимаем nэф= n = 14.

Средневзвешенный коэффициент использования определяем по (7.2)

При nэф= 14, ки.г= 0,66 - кр = 0,9.

Расчётную активную нагрузку группы электроприёмников определяем по (7.3)

Расчётную реактивную нагрузку группы электроприёмников определяем по (8.5)

С учётом освещения нагрузка компресорного цеха

кВт.

квар.

Полная мощность термического цеха

кВ·А.

Аналогично производим расчёт и для остальных цехов.

Заводоуправление и склады подключаем низковольтным кабелем к ТП РМЦ. Результаты сносим в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 Результаты расчёта нагрузок по шарикоподшипниковому заводу.

Ноим цеха.	Ки с.в.	nэ	Кр	Рр кВт	Qр квар	Sp кВА
Линия сортировки	0,66	23,33	0,9	2079	2333,1	3295,66
Тюковый пресс	0,66	14	0,9	831,6	739,2	1155,34
Дробилка картона	0,46	90	0,7	434,7	757,62	958,54
Кран электрический	0,37	40	0,75	277,5	540,2	652,34
Вентилятор	0,29	133,33	0,7	1015	1725,5	2523,95
Приточная установка П1	0,33	66,67	0,7	462	772,2	942

Рассчитаем осветительную нагрузку всех цехов методом удельных норм освещения на единицу производственной площади.

Расчётную активную мощность определим по формуле

, (7.6)

где Кс- коэффициент спроса;

Ру - установленная мощность светильников, кВт;

F - площадь здания, м2;

Nэ- количество этажей здания.

Установленную мощность светильников определяем по формуле

; (7.7)

где Рут- установленная, табличная мощность светильников Вт/м2 ;

Е- нормируемая освещённость цеха, лк;

з- КПД светильника.

Для компресорной принимаем светильники типа РСП 08- 400, с лампами ДРЛ мощностью 400 кВт.

Тип кривой света - Д.

КПД светильника = 75%, высота подвеса 6-8м.

Площадь цеха =5600 м2, количество этажей = 1.

Нормируемая освещённость для компресорной =150 лк.

Установленная, табличная мощность светильников = 4,2 Вт/м2.

кВт/м2.

кВт.

Определим расчётную реактивную нагрузку освещения цеха по формуле

; (7.8)

где - коэффициент реактивной мощности освещения.

квар.

Для остальных участков произведём аналогичный расчёт. Результаты сносим в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 Результаты расчёта нагрузки освещения

Ноим цеха и оборуд.	F м2	Е лк	Нр м	Кс	кпд	tgf	, Вт/м2.	, Вт/м2.	, кВт.	, квар.
Линия сортировки	15600	200	8	0,95	0,75	0,48	4,2	11,2	165,98	79,67
Тюковый пресс	5600	150	6	0,85	0,75	0,48	4,2	8,4	39,98	19,19
Вентилятор	4200	300	3	0,8	0,7	0,329	3	12,86	43,21	14,22
Приточная установка П1	4000	100	8	0,6	0,75	0,48	4,2	5,6	13,44	6,45
Ворота ролетные	3784	200	8	0,95	0,75	0,48	4,2	11,2	40,26	19,32
Кран электрический	3500	300	6	0,85	0,75	0,48	4,2	16,8	49,98	23,99
Дробилка картона	38000	300	8	0,85	0,75	0,48	4,2	16,8	542,64	260,47

Выбор цеховых трансформаторов и батарей низковольтных конденсаторов.

Выбор средств компенсации реактивной мощности (РМ) в электрических сетях промышленных предприятий с присоединенной мощностью 750 кВ·А и более производится в соответствии с РТМ 36.18.32.6-92 “Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения”. В качестве источника РМ на данном промышленном блоке предприятия проектируется использовать батареи статических конденсаторов напряжением до 1 кВ. Учитывается также РМ, которую целесообразно получать из энергосистемы. Конденсаторные установки на напряжении выше 1кВ на данном блоке предприятия применять не рекомендуется, в связи с отсутствием непрерывного режима работы. Ограничение применения батарей высоковольтных конденсаторов объясняется трудностями осуществления частой коммутации емкостных нагрузок.

Расчет компенсации РМ производим в несколько этапов. Первоначально кузнечно-прессовый корпус разбиваем на несколько технологически концентрированных групп цеховых трансформаторов одинаковой мощности. Предварительно определяем расчетные нагрузки трансформаторов, учитывая предельные возможности передачи мощности по линиям до 1 кВ (приблизительно 400 кВ·А).

Для каждой группы трансформаторов принимаем единичную номинальную мощность и коэффициент загрузки, после чего определяем минимальное число трансформаторов по формуле

,(7.9)

где Ррн - расчетная активная нагрузка до 1 кВ данной группы трансформаторов;

т - коэффициент загрузки трансформаторов, определяемый в зависимости от категории электроприемников по надежности электроснабжения;

Sт - единичная мощность цеховых трансформаторов, принимаемая в зависимости от удельной плотности нагрузки.

Полученная по (10.1) величина округляется до ближайшего большего целого числа.

Для цеховых КТП принимаются в основном трансформаторы мощностью 630 - 1000 кВ·А. В энергоемких цехах при плотностях нагрузки более 0,2 кВ·А/м2 применяются трансформаторы мощностью 1600 - 2500 кВА.

Ориентировочную мощность трансформаторов принимаем по величине плотности нагрузки, определяемой по выражению

, (7.10)

где Sр-расчётная, полная мощность нагрузки цеха, кВ·А;

F-производственная площадь цеха, м2.

При < 0,2 кВА/м2 принимаем мощность

трансформатора 1000-1600 кВ·А,

=0,2-0,5 принимаем мощность трансформатора 1600 кВ·А,

>0,5 принимаем мощность трансформатора 1600-2500 кВ·А.

Для литейного цеха.

кВ·А/м2.

Принимаем трансформатор ТМЗ 1000/10 с номинальной мощностью

1000 кВ·А.

Минимальное число трансформаторов по (7.9)

.

Принимаем 4 трансформатора.

Наибольшее значение РМ, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1 кВ при принятом коэффициенте загрузки трансформаторов т, определяем по выражению, квар

.(7.11)

Коэффициент 1,05 учитывает допустимую систематическую перегрузку сухих трансформаторов.

квар.

Суммарную мощность БНК по критерию выбора минимального числа трансформаторов определяем по формуле,

Qнк1=Qрн - Qт , (7.12)

где Qрн - расчетная реактивная нагрузка до 1 кВ рассматриваемой группы трансформаторов.

Если Qнк1<0 , то следует принять Qнк1 =0.

Qнк1=2412,77-2108,66=304,1 квар,

Величину Qнк1 распределяем между цеховыми трансформаторами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам. Затем выбираем стандартные номинальные мощности БНК для сети до 1 кВ каждого трансформатора по [1].

Принимаем к установке две БНК типа АКУ 0,4-325-25У3, мощностью 325 квар.

Остальные расчеты производим аналогично и заносим в таблицу 7.4.

Таблица 7.4- Результаты выбора трансформаторов и конденсаторных батарей

Определяем потери в трансформаторах, установленных в цехах.

Активные потери по формуле

, (7.13)

где - потери холостого хода трансформатора, кВт;

- потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

- количество трансформаторов установленных в цеху.

Для трансформаторов литейного цеха.

кВт.

Определяем реактивные потери по формуле

(7.14)

где -ток холостого хода трансформатора, %;

-напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- количество трансформаторов установленных в цеху.

Для трансформаторов литейного цеха

квар.

Для остальных цехов производим аналогичный расчёт. Результаты заносим в таблицу 7.5.

Таблица7.5 Результаты расчёта потерь мощности в трансформаторах

Наименование цеха	Nт.	ДРт, кВт.	ДQт, квар.
Линия сортировки	4	30,78	177,23
Тюковый пресс	2	12,53	60,71
Дробилка картона	1	11,73	62,53
Вентилятор	1	8,59	35,41
Приточная установка П1	2	20,85	118,83
Кран электрический	1	11,06	60,81
Ворота ролетные	11	95,54	515,52

Определение нагрузки на шинах РП

Для этого произведём пересчёт нагрузки с учётом коэффициента одновремённости, потерь в трансформаторах и мощности установленных БНК.

Активная мощность цеха

(7.15)

где - активная расчетная силовая нагрузка i-того цеха, без учёта

Кр, кВт;

- активная расчетная нагрузка освещения i-того цеха, кВт;

- потери активной мощности в трансформаторах i-того цеха, кВт.

. (7.16)

Для литейного цеха

кВт.

кВт.

Реактивная мощность цеха определяется по формуле

 (7.17)

где - реактивная расчетная силовая нагрузка i-того цеха, без учёта Кр, квар;

- реактивная расчетная нагрузка освещения i-того цеха, квар;

- потери реактивной мощности в трансформаторах i-того цеха, квар;

- мощность установленных БНК i-того цеха, квар.

. (7.18)

Для литейного цеха

квар.

Qрi =2592,33+79,67+177,23=2849.2 квар.

Для остальных цехов произведём аналогичный расчёт. Результаты расчёта снесём в таблицу 7.6.

Таблица 7.6 Результаты расчёта нагрузки по цехам, без Кр

Наименование	,кВт.	, кВт.	,кВт.	Ррi, кВт.	,квар.	, квар.	квар.	, квар.	Qрi, квар.
Линия сортировки	2310	166	30,78	2506,76	2592,3	79,67	177,2	325	2849,2
Тюковый пресс	924	39,98	12,53	976,51	821,3	19,19	60,71	0	901,23
Дробилка картона	621	96,91	11,73	729,64	1082,31	39,99	62,53	0	1159,1
Вентилятор	370	49,98	8,59	392,03	720,3	23,99	35,41	0	762,13
Приточная установка П1	1450	542,6	20,85	1511,11	2465	260,47	118,8	975	2603,1
Кран электрический	660	45,11	11,06	721,04	1103,14	21,65	60,81	0	1188

Определяем активную нагрузку завода на шинах РП по формуле

(7.19)

где - коэффициент одновремённости по таблице П8 [1], исходя из Ки и числа присоединений к РП завода.

Определяем групповой коэффициент использования для завода по формуле (3.2)

Ориентировочно принимаем число присоединений к РП

N=8.

По таблице П8 [1] принимаем

=0,95.

кВт.

Определяем реактивную нагрузку завода на шинах РП по формуле

(7.20)

 квар.

Расчет экономического значения реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы

Определяем экономически целесообразное значение реактивной мощности по формуле

Qэ=э, (7.21)

где - математическое ожидание расчетной активной нагрузки

потребителя на границе балансового разграничения с

энергосистемой;

tgцэ - максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности.

Математическое ожидание расчетной активной и реактивной нагрузок потребителя определим по формулам

,(7.22)

, (7.23)

где Рр и Qр - расчетная активная и реактивная мощность

предприятия (с учетом потерь в трансформаторах);

kо - коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию,

kо = 0,9.

Максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности определим по формуле

(7.24)

где tgцб - базовый коэффициент реактивной мощности, tgцб = 0,3;

а - основная ставка действующего тарифа на активную мощность,

а =153969,36 руб/(кВт•год);

b - дополнительная ставка действующего тарифа на активную мощность,

b= 119.3 руб/кВт•ч;

dmax - отношение потребления энергии в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале максимальной нагрузки предприятия (при отсутствии сведений dmax = 1);

k1 - коэффициент отражающий изменение цен на конденсаторные установки, его величина может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию kw.

, (7.25)

где kw1 и kw2 - коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на

а = 60 руб/(кВт•год) и b=1,8• 10-2 руб/кВт•ч соответственно).

Tmax - число часов использования максимальной нагрузки предприятия, Tmax = 4000ч.

кВт.

квар.

Qэ=5845.7 0,458 = 2681,66 квар.

На границе с энергосистемой (на РП) производим расчёт баланса реактивной мощности

Q'=. (7.26)

Q'=8090.64-2681.6-1300=4109 квар.

Из полученного результата видно, что требуется произвести расчет о целесообразности дополнительного потребления реактивной мощности из энергосистемы.

Определение целесообразности дополнительной установки БНК

С этой целью определяется значение экономически целесообразной QТЭ которую можно передать через цеховые трансформаторы в сеть до 1 кВ по критериям минимальных активных потерь в сети 10 кВ, стоимости БНК и стоимости потребляемой реактивной мощности из энергосистемы.

(7.27)

СQп - удельная стоимость потребления реактивной мощности и энергии из энерго системы, превышающее её экономическое значение.

ЗНК - удельные затраты на компенсацию реактивной мощности установками БНК.

(7.28)

руб/кВт.

Вычисляем степень компенсации реактивной мощности по выражению

. (7.29)

Приняв удельную стоимость БНК Снк = 9 руб/квар

Удельные потери мощности в БНК

, (7.30)

Приняв для двухсменного предприятия kм = 0,8 , определяем годовое число часов использования максимальной реактивной мощности при степени компенсации реактивной нагрузки .

Так как , то ТМQП определяется по выражению

(7.31)

ч.

Определяем удельную стоимость потребления реактивной мощности и энергии превышающее экономическое значение по формуле (считаем, что нет приборов учёта максимальной реактивной мощности)

(7.32)

где d2 - плата за 1 квар•ч потребляемой реактивной энергии превышающее экономическое значение. Принимается 0,09 коп/ квар•ч.

Так как СQП > Знк, то брать дополнительную реактивную мощность с энергосистемы не выгодно, поэтому принимаем Qнк2=Qт, но не более ?Q?. Т.е. Qнк2= 7155,3 квар, что больше ?Q?= 3780,15 квар. Следовательно, меньшаем Qнк2 до значения Qнк2= 3780,15 квар.

В случае целесообразности дополнительной установки БНК общая установленная мощность БНК на предприятиях, работающих в 1,2 и 3смены, составляет

После определения Qнк произведём балансовый расчёт компенсации РМ, т.е. вычисляется величина

Т.к. ?Q?<0, то выбор средств компенсации РМ следует считать законченным принимаем к установке БНК суммарной мощностью 5409 квар.

Распределим данную мощность по цехам, пропорционально реактивной нагрузке корпусов

. (7.33)

Приведём пример расчёта для литейного цеха.

Мощность, приходящаяся на один трансформатор

К установке принимаем конденсаторные батареи

4?АКУ 0,4-325-25У3

Аналогично производим расчет для других цехов. Результаты расчёта сносим в таблицу 7.7

Таблица 7.7 Результаты выбора конденсаторных батарей

Наименование цеха	Qр, квар.	Qнк2, квар.	Nт	Q?нк2, квар.	Тип батареи	QнкУ, квар.
1	2	3	4	5	6	7
Линия сортировки	2849,23	1237,22	4	309,305	4?АКУ 0,4-325-25У3	1300
Тюковый пресс	901,23	391,34	2	195,67	2?АКУ 0,4-200-20У3	400
Дробилка картона	1159,06	503,3	1	503,3	АКУ 0,4-525-25У3	525
Вентилятор	762,13	330,94	1	330,94	АКУ 0,4-350-25У3	350
Приточная установка П1	2603,15	1130,36	2	565,18	4?АКУ 0,4-300-20У3	1200
Кран электрический	1187,94	515,84	1	515,84	АКУ 0,4-525-25У3	525

Фактическая общая мощность БНК

Qбнк=1300+400+525+350+1200+525=4300 квар.

Это на 191 квар. больше расчётного значения 4109 квар.

7. ПОСТРОЕНИЕ КАРТОГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Выбор места, РП и ЦТП удобно производить с помощью картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружности. Площади ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе отражают расчётные нагрузки цехов.

Радиус окружности в мм для каждого цеха определяем по выражению

, (8.1)

где m - масштаб площади круга, кВт/мм2.

Каждый круг разделяется на секторы, соответствующие силовой и осветительной нагрузкам. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по формуле

(8.2)

Центр электрических нагрузок определяется по формулам

, (8.3)

(8.4)

где xi, yi - координаты i-го цеха.

Цеховые ТП, РП и ГПП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок предприятия. РУ располагают на границе питаемых участков сети.

Для составления картограммы нагрузок находим центр нагрузки для каждого цеха. Принимаем декартову систему координат, находим координаты (мм) центра электрических нагрузок каждого цеха. Затем находим условный центр электрических нагрузок предприятия и выбираем место расположения РП.

Приведём пример расчёта картограммы нагрузок для литейного цеха.

Для этого цеха центр нагрузок Хц1= 980 мм, Yц1= 860 мм. Принимаем масштаб площади круга m = 2 кВт/мм2. Радиус окружности для литейки определяем по выражению (8.1)

мм.



Угол сектора осветительной нагрузки для цеха определяем по выражению (8.2)

= 27.

Для остальных цехов расчёт производим аналогично, результаты сводим в табл.8.1.

Таблица 8.1 Расчёт картограммы нагрузок

Цех	Рр, кВт	Рро, кВт	хi, м	уi, м	r, мм	,
Линия сортировки	165,98	2079	9,8	7,6	18,9	27
Тюковый пресс	39,98	831,6	5,1	7,6	11,8	17
Дробилка картона	43,21	184,8	3,9	0,3	6	68
Вентилятор	13,44	161,6	9,3	3,9	5,3	28
Приточная установка П1	40,26	147	5,6	3,85	5,5	77
Кран электрический	49,98	277,5	3	7,6	7,2	55
Ворота ролетные	542,64	1015	4,4	8,7	15,7	125
Корпус латунных сепарат.	45,11	462	9,9	8,7	9	32

Условный центр электрических нагрузок предприятия определяем по (8.3) и (8.4)

Центр электрических нагрузок находится в точке А( 7,1;7,5).

8. РАЗРАБОТКА И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Внешнее электроснабжение проектируемого предприятия осуществляется на напряжении 110 кВ с помощью главной понизительной подстанции (ГПП). Для приема и распределения электроэнергии на напряжении 10 кВ предусматриваем РП. Ячейки сборных шин РП набираем из камер КСО. Кабели напряжением 10 кВ проложены в земле.

При разработке схемы внутреннего электроснабжения учитывается ряд факторов: месторасположение цеховых трансформаторных подстанции, количество трансформаторов на подстанциях, технические требования к надежности электроснабжения, качество электроэнергии, величина потребляемой мощности и другие.

Намечаем к рассмотрению два варианта схем внутреннего электроснабжения.

Первый вариант это смешанная схема электроснабжения, когда удаленные цеха питаются по радиальным линиям, а двухтрансформаторные подстанции питаются по схеме двойной сквозной магистрали (рисунок 9.1).

Второй вариант это чисто радиальная схема (рисунок 9.2). Радиальная схема используются для питания цеховых ТП, расположенных вблизи от РП в радиусе до 200 м. А удалённые РМЦ и сборочный цех питаются от двух трансформаторной подстанции радиальными линиями.

Определим нагрузки по участкам. Пересчитаем потери в трансформаторах с учетом действительных коэффициентов загрузки трансформаторов.

Коэффициент загрузки трансформатора определяем по выражению

, (9.1)

Где

, (9,2)

где и определяются по выражениям

, (9.3)

, (9.4)

где - число трансформаторов на ТП.

Таблица 11.1 Расчётные нагрузки по цехам

Наименование участка	Nт	Sтном, кВ•А	Рр, кВт	Qр, квар	QнкУ, квар	Р?р, кВт	Q?р, квар
Линия сортировки	4	1000	2475,98	2672	1625	618,995	286,75
Тюковый пресс	2	1000	963,98	840,52	400	481,99	220,26
Дробилка картона	1	1000	717,91	1096,53	525	717,91	621,53
Вентилятор	1	1000	383,44	726,72	350	383,44	401,72
Приточная установка П1	2	1000	1490,26	2484,32	2175	745,13	234,66
Ворота ролетные	1	1000	709,98	1127,13	525	709,98	652,13



Рис 11.5 Нагрузки на трансформаторных подстанциях

Расчёт нагрузок произведём на примере ЦРП

кВт,

квар,

кВ•А,

,

кВт,

квар,

кВ•А,

кВ•А,

Аналогичный расчет производим для остальных цехов, результаты расчета заносим в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 Результаты пересчёта нагрузок

Наименование участка	Sрн, кВ•А	т	ДРт, кВт	ДQт, квар	S?рн, кВ•А
Линия сортировки	672,1	0,67	6,75	36,69	693,3
Тюковый пресс	529,9	0,53	4,93	27,45	546,3
Дробилка картона	917,6	0,92	11,04	58,55	963,5
Вентилятор	537,5	0,54	5,05	28,04	561
Приточная установка П1	761	0,76	8,14	43,77	779
Ворота ролетные	930,9	0,93	11,24	59,57	978,8

Произведём выбор кабелей для первого варианта

Выбор кабеля линии Л1 к ТП4 к корпусу латунных сепараторов.

Условия выбора

по экономической плотности тока

, (9.5)

где - экономическая плотность тока, берется в зависимости от Тmax, при Тmax =4000 ч = 1,4 А/мм2;

- расчетный ток линии, А.

, (9.6)

Проверяем кабель по допустимому току нагрева

, (9.7)

А.

мм2.

Принимаем прокладку кабеля в земляной траншее.

К прокладке принимаем кабель

Л1 ААШвУ - 10 - 3 х 50 с 140А.

Выбор кабеля линии Л2, Л3 к ТП2 к компресорной так как здесь применена двойная сквозная магистраль то этот же кабель будет нести часть нагрузки ТП7.

А.

мм2.

Принимаем прокладку кабеля в земляной траншее.

К прокладке принимаем кабель

Л1 ААШвУ - 10 - 3 х 70 с А.

Проверяем выбранный кабель по нагреву токами аварийного режима

, (9.8)

Производим пересчет потерь в трансформаторах и нагрузок линий.

, (9.9)

кВ•А,

кВ•А,

Вт=1,28,

ДРт=39,36 кВт,

ДQт=205,1 квар,

кВ•А,

кВ•А,

А,

для линии Л1 А > = 154.16 А по условию нагрева проходит.

Аналогично производим выбор кабелей других линий, результаты выбора заносим в таблицы 9.3-9.6

Таблица 9.3 Результаты выбора кабелей по экономической плотности для первого варианта

Линия	Начало	Конец	Sрл, кВ•А	Iрл, А	F, мм2	Марка кабеля	, А
Л1	РП	ТП4	693,3	56,51	40,4	ААШвУ-10-3х50	140
Л3 Л2	РП	ТП2	546,3	76,52	54,7	ААШвУ -10-3х70	165
Л4	РП	ТП5	963,5	88,02	62,9	ААШвУ -10-3х70	165
Л5,Л6	ТП1.1	ТП1.2	561	40,03	28,6	ААШвУ -10-3х35	115
Л7 Л8	ТП2	ТП7	779	44,98	32,1	ААШвУ -10-3х35	115
Л9	ТП5	ТП6	978,8	32,39	23,1	ААШвУ -10-3х25	90

Таблица 9.4 Потери в трансформаторах в аварийном режиме для первого варианта

Линия	Sрна кВ•А	вт	ДРт, кВт	ДQт, квар	Sра, кВ•А
Л3 Л2	2566,2	1,28	39,19	204,22	2669,7
Л5,Л6	1364,4	1,34	21,29	110,76	1365
Л7 Л8	1562,4	1,52	26,85	139,07	1539,4

Таблица 9.4 Результаты проверки кабелей токами аварийного режима для первого варианта

Линия	Sрал кВ•А	Iрал, А		Вывод,
Л3 Л2	2669,7	154,14	165 > 157,95	Проходит
Л5,Л6	1410	81,41	115 > 82,88	Проходит
Л7 Л8	1582	91,34	115 > 94,6	Проходит

Таблица 9.5 Результаты выбора кабелей по экономической плотности тока для второго варианта.

Линия	Начало	Конец	Sрл, кВ•А	Iрл, А	F, мм2	Марка кабеля	, А
Л1,Л2	РП	ТП 1.1	693,3	40,03	28,6	ААШвУ -10-3х35	115
Л3,Л4	РП	ТП 2	1509,8	87,17	62,3	ААШвУ-10-3х70	165
Л5,Л6	РП	ТП 3	779	44,98	32,1	ААШвУ -10-3х35	115
Л7	РП	ТП 4	978,8	56,51	40,4	ААШвУ-10-3х50	140
Л8	ТП 2	ТП 5	963,5	55,63	39,7	ААШвУ-10-3х50	140
Л9	ТП 2	ТП 6	561	32,39	23,1	ААШвУ-10-3х25	90

Таблица 9.6-Результаты проверки кабелей токами аварийного режима для второго варианта

Линия	Sрал кВ•А	Iрал, А		Вывод,
Л1,Л2	91,34	91,34	115>82,88	Проходит
Л3,Л4	91,34	91,34	165>121,5	Проходит
Л5,Л6	91,34	91,34	115>94,6	Проходит

Выбор кабелей питающих РП

Рисунок 9,6 Схема питания РП корпуса

Определяем нагрузку на шинах РП.

Расчетная активная мощность

, (9.10)

расчетная реактивная мощность

, (9.11)

где - число трансформаторов на i-той ТП;

= 0,95 при числе присоединений к РП равном восьми и Ки = 0,51.

кВт,

Определяем полную мощность на РП и ток линии в нормальном режиме

кВ•А,

, (9.12)

А.

Определяем сечение по экономической плотности тока

мм2.

Принимаем кабель ААБ-10-3х185 Iдоп=310А.

Проверяем выбранное сечение током нагрева в послеаварийном режиме

, (9.13)

где - поправочный коэффициент;

- коэффициент допустимой перегрузки.

. (9.14)

Приняв коэффициент допустимой перегрузки 1,3 по [13].

А.

Так как 310< 329, то выбранный кабель по условию нагрева не проходит.

Принимаем кабель ААБ-10-3х240 Iдоп=355А .

Технико-экономическое сравнение двух вариантов схем электроснабжения

С целью отыскания наиболее экономичного варианта воспользуемся методом минимума приведенных длзатрат. Приведенные затраты для каждого варианта определяются как