Электроснабжение автоматизированного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электроснабжение автоматизированного цеха



Введение

Потребители электроэнергии в АЦ являются небольшими по мощности. Большинство приемников электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В промышленной частоты, по надежности электроснабжения относятся к III категории, на штамповочном участке требуется частое перемещение оборудования. Микроклимат на участке нормальный, т.е. не превышает +30оС, присутствует технологическая пыль, способная нарушить нормальную работу оборудования, но она удаляется системой вентиляции.

По электробезопасности помещения относятся к зонам повышенной опасности, т.к. имеют бетонные полы, которые в свою очередь являются токопроводящими.

1. Краткая характеристика производства и потребляемой энергии ЭЭ

Автоматизированный цех (АЦ) предназначен для выпуска металлоизделий.

Он является одним из цехов металлургического завода и имеет два основных участка: штамповочный и высадочный.

На участках установлено штатное оборудование: кузнечно - прессовое, станочное и др. В цехе предусмотрены помещения: для трансформаторной подстанции, агрегатная, вентиляторная, инструментальная, для бытовых нужд и др.

Цеховая ТП получает ЭСН от ГПП завода по кабельной линии длиной 1 км, напряжением - 10кВ. Расстояние от энергосистемы до ГПП - 4км, линия ЭСН - воздушная.

В перспективе от этой же ТО предусмотрено ЭСН других участков с расчетными мощностями: Рр.доп = 95 кВт, Qр.доп = 130 кВАр.

На штамповочном участке требуется частое перемещение оборудования. Количество рабочих смен - 2.

По надежности бесперебойности ЭСН оборудование относится к 3 категории.

Грунт в районе АЦ - супесь с температурой +22 ?С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков - секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха А ? В ? Н = 48 ? 30 ? 8 м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 3,6м.

Перечень ЭО указан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприёмника.

Расположение основного ЭО показано на плане.



Таблица 1. Перечень ЭО участка автоматизированного цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант	Примечание
		2
		РЭП, кВт
1	2	3	4
1…6	Пресс эксцентриковый типа КА - 213	1,8
7…11	Пресс кривошипный типа К - 240	4,5	2 - фазный
12…15	Вертикально - сверлильные станки типа 2А 125	4,5
16, 17	Преобразователи сварочные типа ПСО - 300	15 кВА	1 - фазные
18	Автомат болтовысадочный	2,8
19	Автомат резьбонакатный	4,5
20	Станок протяжный	8,2	1 - фазный
21, 22	Автоматы гайковысадочные	18
23, 24	Барабаны голтовочные	3
25	Барабан виброголтовочный	4,5	ПВ = 40%
26	Станок виброголтовочный	7,5
27	Автомат обрубной	15
28	Машина шнекомоечная	4,2	ПВ = 25%
29…38	Автоматы гайконарезные	1,5
39	Кран - тележка	1,1	ПВ = 60%
40, 41	Электроточило наждачное	2,4	1 - фазное
42	Автомат трехпозиционный высадочный	7,5
43, 44	Вибросито	0,6	1 - фазное
45, 46	Вентиляторы	5,5

2. Выбор электрооборудования автоматизированного цеха

электроэнергия оборудование цех защита

Все потребители электроэнергии автоматизированного цеха оборудованы асинхронными электродвигателями. Выбор электродвигателей осуществляем из ряда стандартной серии АИР согласно номинальной мощности установки с учетом продолжительности включения. Результаты по выбору электрооборудования (ЭО) приведены в таблице 2.



Таблица 2. Выбор ЭО АЦ и характеристики электродвигателей

№ на плане	Рэп, кВт	Примечание	Электродвигатель	Pн, кВт	з, %	cosц	Iн, А	кп
1…6	1,8		АИР90L4	2,2	81	0,83	4,9	6,5
7…11	4,5	2 - фазный	АИР132М4	11	87,5	0,87	21,9	7,5
12…15	4,5		АИР112М4	5,5	85,5	0,86	11,3	7
16, 17	15 кВА	1 - фазные	ТДМ-259	18 кВА	-	0,5	48	-
18	2,8		АИР100S4	3	82	0,83	6,7	7
19	4,5		АИР112М4	5,5	85,5	0,86	11,3	7
20	8,2	1 - фазный	АИР160S4	15	90	0,89	28,4	7
21, 22	18		АИР160M4	18,5	90,5	0,89	34,9	7
23, 24	3		АИР100S4	3	82	0,83	6,7	7
25	4,5	ПВ = 40%	АИР100S4	3	82	0,83	6,7	7
26	7,5		АИР132S4	7,5	87,5	0,86	15,2	7,5
27	15		АИР160S4	15	90	0,89	28,4	7
28	4,2	ПВ = 25%	АИР90L4	2,2	81	0,83	4,9	6,5
29…38	1,5		АИР80B4	1,5	78	0,83	3,5	5,5
39	1,1	ПВ = 60%	АИР80A4	1,1	75	0,81	2,7	5,5
40, 41	2,4	1 - фазное	АИР112М4	5,5	85,5	0,86	11,3	7
42	7,5		АИР132S4	7,5	87,5	0,86	15,2	7,5
43, 44	0,6	1 - фазное	АИР80A4	1,1	75	0,81	2,7	5,5
45, 46	5,5		АИР112М4	5,5	85,5	0,86	11,3	7

Для оборудования требующего однофазные электродвигатели, а именно протяжный станок, электроточила наждачные и вибросита выбираем трехфазные электродвигатели АИР160М4, АИР112М4, АИР80В4 соответственно, которые подключаются по схеме, указанной на рисунке 2.

Мощность трехфазных электродвигателей вычисляем по формуле:

(1)

Протяжный станок

Наждачное электроточило

Вибросито

Выбор электродвигателя с учетом продолжительности включения выполняется следующим образом:

(2)

Барабан виброголтовочный

Машина шнекомоечная

Кран - тележка

Все электроприемники по надежности электроснабжения относятся к III категории.

3. Расчет электрических силовых и осветительных нагрузок объекта

Расчет электрических нагрузок объекта целесообразнее вести по методу средней сменной мощности и коэффициенту максимума графика нагрузки за 07 июня 2007 г., который взят в аудитории 119/3 из системы учета электроэнергии.

Из графика нагрузки получаем следующие параметры:

а) Рср = 0,023 · 200 = 80 кВт;

Tсм=16 ч 50 мин - 9 ч = 7 ч 50 мин = 470 мин; Тmах = 10 мин;

б) Qср = 0,028 · 200 = 10 кВАр;

Tсм = 16 ч 40 мин - 9 ч 10 мин = 7 ч 30 мин = 450 мин; Тmах = 10 мин.

(3)



Расчетная активная мощность равна:

(4)

где: - коэффициент максимума графика среднесуточной активной мощности. (5)

Расчетная реактивная мощность равна:

(6)

где: - коэффициент максимума графика среднесуточной реактивной мощности.

Расчетная мощность, потребляемая на освещение, предварительно рассчитывается методом удельной мощности на единицу помещения. Для помещения с освещенностью 30 - 50 лк удельная норма (0,01 - 0,03) Вт/м2, при высоте подвеса 2,5 м. Для помещения с освещенностью от 100 лк удельная норма (0,15 - 0,2) Вт/м2.

Нормативная освещенность основных производственных помещений составляет 150 лк. К ним относятся все основное производственное помещение цеха. Его площадь равна 1046 м2.

Вт

Нормативная освещенность вспомогательных производственных помещений составляет 100 лк. К ним относятся РУ и ТП, склад штампов, агрегатная, голтовочная, инструментальная, вентиляторная. Его площадь равна 252 м2.

Вт

Нормативная освещенность бытовых помещений (с постоянным пребыванием персонала) составляет 200 лк. К ним относится кабинет мастера. Его площадь равна 24 м2.

Вт

Нормативная освещенность коридора составила 25 лк. Его площадь равна 78 м2.

Вт

Всего на освещение потребляется мощность:

Вт

Так же в перспективе от этой же ТО предусмотрено ЭСН других участков с расчетными мощностями: : Рр.доп = 95 кВт, Qр.доп = 130 кВАр. Примем Кодн = 0,8.

Расчетная полная мощность равна:

(7)

Выбираем комплектную конденсаторную нерегулируемую установку УК-0,38-150У3, номинальная мощность которой составляет 150 кВАр.

Предварительно выбираем сухой трансформаторТСЗ-250 (ДРхх = 1000 Вт; ДPкз = 3800 Вт)

Расчетная полная мощность с учётом ККУ равна:

(8)

; (9)

(10)

Окончательно выбираем сухой трансформаторТСЗ-160 (ДРхх = 700 Вт; ДPкз = 2700 Вт).

4. Выбор типа и места расположения комплектной трансформаторной подстанции

По данным расчета для потребителей третей категории выбираем одну комплектную трансформаторную подстанцию КТП 160 - 10 - 81У1.Место расположения КТП - трансформаторная.

5. Выбор ВРУ, силовых шкафов и щитов

Для приема и распределения электроэнергии от цеховой ТП применяют распределительное устройство, которое состоит из закрытых шкафов с встроенными в них аппаратами, измерительными, защитными и вспомогательными устройствами. Шкафы РУ изготавливают на заводах, и с полностью готовым к работе оборудованием они поступают на место монтажа. Здесь шкафы устанавливают, соединяют сборные шины на стыках шкафов, подводят силовые и контрольные кабели.

Внутрицеховое электроснабжение выполняется по радиально - магистральной системе с “петлевой”. Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты. Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготавливают шкафы серий ПР8501,с различными схемами исполнения по количеству зажимов на выводе. Силовые пункты и шкафы выбирают с учетом условий рабочей зоны, числа подключаемых приемников электроэнергии и их расчетному току, который не должен быть больше номинального тока пункта. Шкафы имеют на входе рубильник, а на выходах предохранители серий ПН2 или НПН2.

Ко всем узлам потребителя подходят ранее приведённая серия шкафов. Шкафы серии 8501 предназначены для распределения электроэнергии напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 Гц. По климатическому исполнению-У3 (от -40 до +40). По виду установки выбираем - навесные (для установки на стенах, колоннах и других конструкциях). По степени защиты IP21 и IP54-при закрытых дверях для данного вида установки. РУ состоит из вводного шкафа ЩО-01-43, защищенного выключателем ВА 51-39 с номинальным током 630 А, и двух линейных шкафов ЩО-01-23, защищенных выключателями ВА51-33 с номинальным током расцепителя 250 А.

Учитывая расположение приемников электроэнергии на плане, можно выделить 10 узлов потребителей.

Первый узел включает в себя приемники 16,17,18,19,27. Для распределения электроэнергии по этим электроприёмникам устанавливаем силовой шкаф ШР1 (ПР8501 схема №055).

Второй узел включает в себя приемники 1,2,7,8, которые получают электроэнергию от силового шкафа. ШР2 (ПР8501 схема №054).

Третий узел содержит электроприёмники 3,4,9,10,11, которые будут подключены к силовому шкафу. ШР3 (ПР8501 схема №055).

Четвёртый узел включает в себя электроприёмники 5,6,12,13,14,15, питающиеся от силового шкафа ШР4 (ПР8501 схема №055).

Пятый узел включает в себя электроприёмники 23,24,25,26, питающиеся от силового шкафа ШР54 (ПР8501 схема №054).

Шестой узел включает в себя электроприёмники 20,21,22,28, питающиеся от силового шкафа ШР6 (ПР8501 схема №054).

Седьмой узел включает в себя электроприёмники 33,38,43,44,45,46, питающиеся от силового шкафа ШР7 (ПР8501 схема №055).

Восьмой узел включает в себя электроприёмники 31,32,36,37,42, питающиеся от силового шкафа ШР8 (ПР8501 схема №055).

Девятый узел включает в себя электроприёмники 29,30,34,35,40,41, питающиеся от силового шкафа ШР9 (ПР8501 схема №055).

Десятый узел включает в себя электроприёмник 39, питающийся от силового шкафа ШР10 (ПР8501 схема №047).

6. Выбор сечений проводов и кабелей по нагреванию в расчетном рабочем режиме работы

Передачу электроэнергии от источника питания до приемного пункта промышленного предприятия осуществляют воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определение сечений линий, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальными.

Выбор сечений по нагреву осуществляется по расчетному току. По справочным данным определяют ближайшее большее стандартное значение. Выбор сечения кабеля по механической прочности не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этому условию.

Воздействие тока КЗ учитывается только при выборе сечения кабельных линий, защищаемых релейной защитой. Кабели, защищаемые плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, так как время срабатывания предохранителя мало и выделившееся тепло не в состояние нагреть кабель до опасной температуры.

Надёжная работа проводов и кабелей зависит от их правильного выбора по условиям внешней среды и току нагрузки. Провода и кабели в электроустановках предназначены для определённых способов прокладки, которые следует учитывать. Как правило, изолированные провода не прокладываются незащищёнными и должны прокладываться в трубах, лотках и коробках, под штукатуркой. Кабели в местах, где возможно их механическое повреждение, прокладываются в трубах. Это относится и к бронированным кабелям, потому что броня и герметичные оболочки могу повредиться при различных ударах, на пример, при задевании перемещаемым грузом. Следует также учитывать, что провода и кабели могут повредиться и в трубах от действия воды и агрессивных жидкостей, действующих на изоляцию. Вода, попавшая в трубы с проводами и кабелями с резиновой изоляцией, ухудшает состояние изоляции, что может привести к замыканию между проводами, жилами кабелей или их замыкание на металл трубы. Обычно выходят из строя провода с резиновой изоляцией в хлопчатобумажной оплётке.

Сечения проводов и жил кабелей приводим в таблице 3.

Для проводов предусматриваем скрытую прокладку в изоляционных трубах в полу. Диаметр труб D выбираем согласно справочным таблицам зависимости диаметра трубы от количества проводов и величины сечения.

Таблица 3. Выбор сечений проводов и жил кабелей

№ на плане	Наименование ЭО	IН, А	S1, мм2	Марка провода	Длинна, м
16,17	Преобразователи сварочные ПСО - 300	48	2?10	ВВГ	14
18	Автомат болтовысадочный	6,7	4?1,5	ВВГ	7
19	Автомат резьбонакатный	11,3	4?1,5	ВВГ	9
27	Автомат обрубной	28,4	3?4+1?2,5	ВВГ	13
	ШР1	142,4	3?50+1?35	ВВГ	10
1,2	Пресс эксцентриковый КА - 213	4,9	4?1,5	ВВГ	7
7,8	Пресс кривошипный К - 240	21,9	2?2,5	ВВГ	16
	ШР2	53,6	3?16+1?10	ВВГ	24
3,4	Пресс эксцентриковый КА - 213	4,9	4?1,5	ВВГ	14
9,10,11	Пресс кривошипный К - 240	21,9	2?2,5	ВВГ	29
	ШР3	75,5	3?25+1?25	ВВГ	11
5,6	Пресс эксцентриковый КА - 213	4,9	4?1,5	ВВГ	14
12,13, 14,15	Вертикально - сверлильные станки 2А 125	11,3	4?1,5	ВВГ	34
	ШР4	55	3?16+1?10	ВВГ	11
23,24	Барабаны голтовочные	6,7	4?1,5	ВВГ	6
25	Барабан виброголтовочный	6,7	4?1,5	ВВГ	6
26	Станок виброголтовочный	15,2	4?1,5	ВВГ	6
	ШР5	35,3	3?6+1?4	ВВГ	14
20	Станок протяжной	28,4	2?4	ВВГ	18
21,22	Автоматы гайковысадочные	34,9	3?6+1?4	ВВГ	12
28	Машина шнекомоечная	4,9	4?1,5	ВВГ	13,5
	ШР6	103,1	3?35+1?25	ВВГ	24
33,38	Автоматы гайконарезные	3,5	4?1,5	ВВГ	16
43,44	Вибросито	2,7	2?1,5	ВВГ	10
45,46	Вентиляторы	11,3	4?1,5	ВВГ	8
	ШР7	35	3?6+1?4	ВВГ	1
31,32, 36,37,	Автоматы гайконарезные	3,5	4?1,5	ВВГ	20
42	Автомат трехпозиционный высадочный	15,2	4?1,5	ВВГ	2
	ШР8	29,2	3?4+1?2,5	ВВГ	1
29,30, 34,35	Автоматы гайконарезные	3,5	4?1,5	ВВГ	30
40,41	Электроточило наждачное	11,3	2?1,5	ВВГ	3
	ШР9	36,6	3?6+1?4	ВВГ	1
39	Кран - тележка	2,7	4?1,5	ВВГ	12
	ШР10	2,7	4?1,5	ВВГ	2

В качестве шинопровода используем ШЗМ - 16.

Сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать: достаточную механическую прочность, прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур, необходимые уровни напряжений у источников света, срабатывание защитных аппаратов при КЗ. Достаточная механическая прочность проводников необходима, чтобы во время эксплуатации и монтажа не было чрезмерного провисания или обрывов проводов. Наименьшие допустимые сечения по механической прочности составляют: для медных проводов 1 мм2, алюминиевых 2,5 мм2.

Осветительная сеть однофазная, следовательно нагрев проводников вызывается прохождением по ним тока IР,О, значение которого при равномерной нагрузке определяется по формуле:

,(11)

где согласно /1/ для люминесцентных ламп cosц=0,9, для ламп накаливания cosц=1. По полученному значению тока выбирают сечения провода. Результаты выбора сечений проводов и жил кабелей представлены ниже. Осветительную сеть выполняем проводом марки ВВГ (медные жилы, полихлорвиниловая изоляция), провода проложены на одном уровне с шинопроводом и прикреплены на скобах. В данном случае светильники установим на высоту 2,5 м.

Таблица 4. Выбор сечений проводов и жил кабелей

Помещение (щит освещения)	Iсв, А	S, мм2	Марка провода	Длина, м
Кабинет мастера	0,2	1(2?1,5)+1?2,5	ВВГ	110
Инструментальная	0,2
Склад штампов	0,6
Технологический участок	5,2
ЩО1 (ЩО31-21)	6,2			17
Вентиляторная	0,2			40
Коридор	0,4
Технологический участок	2,4
ЩО2 (ЩО31-21)	3			4
Агрегатная	0,6			35
Голтовочная	1,6
Технологический участок	2,4
ЩО3 (ЩО31-21)	4,6			10
Трансформаторная	0,6			35
Коридор	0,2
Технологический участок	2,4
ЩО4 (ЩО31-21)	3,2			2,5
Аварийное освещение	10,8			130
Аварийное освещение	1,8
ЩАО (ЩО31-21)	12,6			3

7. Расчет качества электроэнергии в момент пуска наиболее мощного электропотребителя

Просчитаем просадку напряжения в сети от двигателей мощностью больше 10 кВт при подключении их к одним щитам совместно с маломощными двигателями.

Для этого будем использовать формулу:

ДU=н*Iпуск/In?*lmax (двиг.)/ lобщ (пров.);(12)

где н-коэффициент, который примем равным 1.2,

Iпуск-ток мощного двигателя при пуске,

In?-длительно допустимый ток кабеля, отходящего от ВРУ,

lmax-длина провода до мощного двигателя,

lобщ-длина провода до наиболее удаленного двигателя.

Применительно к оборудованию установленному в данном цехе, мы должны были бы взять в расчет просадки напряжения компрессор, но примем допущение, что компрессор имеет пять ступеней переключения камер давления. Исходя из этого допущения, пуск двигателя осуществляется не на полную мощность, следовательно, просадка напряжения в сети от него наблюдаться не будет и двигатели, питающиеся после компрессора будут нормально работать.

Для мостового крана примем допущение, что он имеет систему частотного регулирования пуска. Следовательно, он никаких нарушений в работу остального оборудования внести не сможет.

Расчет просадки напряжения проведем для гайковысадочного автомата, который является наиболее мощным потребителем в сети.

Для ШР6:

Определим просадку от двигателя Р = 18,5 кВт (АИР160М4).

В результате расчета получаем просадку напряжения ДU = 0,5 В.

Полученные значения ДU не выходят за пределы допускаемых отклонений.

8. Расчет осветительных сетей, выбор типа, марки, и количества светильников

На промышленных предприятиях около 10% потребляемой электроэнергии затрачивается на электрическое освещение. Проектирование осветительных установок заключается в разработке светотехнического и электрического разделов проекта.

В светотехническом разделе решаются следующие задачи: выбирают типы источников света и светильников, намечают наиболее целесообразные высоты установки светильников и их размещение, определяют качественные характеристики осветительных установок.

Электрическая часть проекта включает в себя выбор схемы питания осветительной установки, сечения и марки проводов, способы прокладки сети.

Отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент источников света, предназначенных для использования в различных светотехнических установках. Важнейшим критерием выбора люминесцентных ламп для АЦ является длительный срок службы и высокая световая отдача.

Расчет осветительной установки будем производить по методу коэффициента использования. При расчете по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещенности, определяется по формуле

,(13)

где Кзап - коэффициент запаса, S - площадь освещаемой поверхности, EН - норма освещенности, z - коэффициент минимальной освещенности, з - коэффициент использования светового потока.

По значению Ф выбирается стандартная лампа, так что бы ее поток не отличался от расчетного значения на .

Итак, для голтовочной, площадь которой составляет S=96 м2, EН=100 лк

Предварительно определим число светильников равно 8 по две лампы в каждом.

По Ф подбираем лампу ЛБ40 (Ф=1350 лм). Аналогично производится расчет для всех помещений АЦ с учетом необходимой нормы освещения. Результаты занесены в таблицу 5. Светораспределение светильника является его основной характеристикой, определяющей светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях. В помещениях с большой площадью и небольшой выстой целесообразно применять светильники более широкого светораспределения, что позволяет даже при значительных расстояниях между светильниками обеспечить равномерное распределение освещенности по рабочей плоскости. В проектируемом АЦ устанавливаем светильники с двумя люминесцентными лампами накаливания, которые характеризуются косинусной светотехнической характеристикой.

Таблица 5. Определение числа и мощности ламп в помещениях АЦ.

Помещение	Площадь, м2	Норма освещения	Тип лампы	Тип светильника	Кол-во светильников
Склад штампов (2 эт.)	48	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	3
Агрегатная	36	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	3
Коридор	78	25	ЛБ40	ЛПО46 2?40	3
Трансформаторная	36	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	3
Кабинет мастера (2 эт.)	24	200	ЛБ40	ЛПО46 2?40	2
Голтовочная	96	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	8
Инструментальная (2 эт.)	18	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	1
Вентиляторная	18	100	ЛБ40	ЛПО46 2?40	1
Технологический участок	1046	150	ЛБ40	ЛПО46 2?40	60
Аварийное освещение		25	ЛН70	ЖСУ-17-20	24 (1 лампа)
Аварийное освещение		25	ПЛР100		2 (1 лампа)

Основное требование к выбору расположения светильников заключается в доступности их обслуживания. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение расстояние между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте, уменьшение его приводит к удорожанию ее обслуживания, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии. Светильники с люминесцентными лампами рекомендуется устанавливать рядами, преимущественно параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Размещение светильников в АЦ указано на плане. Высота подвеса светильников 2,5 м.

Аварийное освещение обеспечивается светильниками с лампами накаливания 100 Вт, расположение которых указано на плане и прожекторами, расположенными над выходами из помещения (по одному над каждым выходом).

Выбор напряжения для осветительной сети производится одновременно с выбором напряжения для силовых потребителей, при этом для отдельных частей установки учитываются также требования техники безопасности.

Для светильников общего освещения рекомендуется напряжение не выше 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали и не выше 220 В переменного тока при изолированной нейтрали. Напряжение 220 В допускается применять для светильников общего освещения без ограничений их конструкций и высоты установки в помещениях без повышенной опасности, в электропомещениях, а также для светильников, обслуживаемых только квалифицированным персоналом. Светильники аварийного освещения для эвакуации должны быть присоединены к сети, независимой от сети рабочего освещения, начиная от щитка подстанции.

Групповые щитки, расположенные на стыке питающих и групповых линий, предназначены для установки аппаратов защиты и управления электрическими осветительными сетями. При выборе типа щитков учитываются условия среды в помещение, способ установки щитка, типы и количество установленных в них аппаратов. В проектируемом АЦ используются следующий тип щитков: ЩО31-21 с автоматическим выключателем на вводе ВА 51-31 и на отходящих линиях ВА 51-25. Характеристики автоматических выключателей, используемых в осветительной сети, представлены в таблице 6.

Щиты освещения подключаются на фазное напряжение силовой сети. Для того, что бы избежать несимметричной нагрузки необходимо равномерно распределить общую мощность сети освещения по фазам.

Щиты освещения подключаются на фазное напряжение силовой сети. Для того, что бы избежать несимметричной нагрузки необходимо равномерно распределить общую мощность сети освещения по фазам (таблица 7).

Таблица 6. Выбор аппаратов для защиты сети освещения.

Помещение (щит освещения)	Кол-во светильников	Iсв, А	Автоматич. выключатель	Pсв, кВт
			Тип, Iн, А	Iн,уст, А
Кабинет мастера	2	0,2	ВА 51-25, 25	6	0,04
Склад штампов	3	0,6	ВА 51-25, 25	6	0,12
Инструментальная	1	0,2	ВА 51-25, 25	6	0,04
Технологический участок	26	5,2	ВА 51-25, 25	6	0,52
ЩО1 (ЩО31-21)	32	6,2	ВА 51-31, 100	25	1,24
Вентиляционная	1	0,2	ВА 51-25, 25	6	0,04
Коридор	2	0,4	ВА 51-25, 25	6	0,08
Технологический участок	12	2,4	ВА 51-25, 25	6	0,48
ЩО2 (ЩО31-21)	14	3	ВА 51-31, 100	25	0,6
Агрегатная	3	0,6	ВА 51-25, 25	6	0,12
Голтовочная	8	1,6	ВА 51-25, 25	6	0,32
Технологический участок	12	2,4	ВА 51-25, 25	6	0,48
ЩО3 (ЩО31-21)	23	4,6	ВА 51-31, 100	25	0,92
Трансформаторная	3	0,6	ВА 51-25, 25	6	0,12
Коридор	1	0,2	ВА 51-25, 25	6	0,04
Технологический участок	12	2,4	ВА 51-25, 25	6	0,48
ЩО4 (ЩО31-21)	16	3,2	ВА 51-31, 100	25	0,64
Аварийное освещение	24	10,8	ВА 51-25, 25	16	2,4
Аварийное освещение	2	1,8	ВА 51-25, 25	10	0,4
ЩАО (ЩО31-21)	26	12,6	ВА 51-31, 100	25	2,8
Общая мощность освещения АЦ	111				6,2

где Рсв - мощность всех светильников в одном помещение.



Таблица 7. Распределение общей мощности сети освещения по фазам

Щит освещения	Фаза	Iсв, А	Pсв, кВт
ЩО1 (ЩО31-21)	В	6,2	1,24
ЩО2 (ЩО31-21)	В	3	0,6
ЩО3 (ЩО31-21)	С	4,6	0,92
ЩО4 (ЩО31-21)	С	3,2	0,64
ЩАО (ЩО31-21)	А	12,6	2,8
Общая мощность освещения АЦ			6,2

9. Расчет заземляющих устройств, расчет токов короткого замыкания

Заземляющее устройство выполнено в виде вертикальных заземлителей и горизонтального заземлителя по контуру здания.

Для сетей 0,4 кВ его сопротивление не должно превышать RЗ = 4 Ом. Здание цеха располагается на грунте - супесь с температурой +22 ?С. Измеренное удельное сопротивление, которого равно . С учетом коэффициента повышения сопротивления , удельное сопротивление грунта равно:

Сопротивление вертикального заземлителя равно:

R0 = (0,366·150/3,5) · lg(4·3,5/0,1) = 31,4 Ом,

Число вертикальных заземлителей равно:



шт.

Вертикальные заземлители располагаются по периметру здания.

Сопротивление горизонтальной металлической полосы равно:

,

где , длина полосы (периметр здания),

, ширина полосы,

, глубина заложения полосы.

.

Сопротивление искусственного заземлителя равно:

,

Следовательно, заземляющее устройство выбрано верно.

Расчет тока трехфазного короткого замыкания проведем для потребителя имеющий самый большой активный момент, для гайковысадочного автомата.

Система S=250 кВА, с сопротивлением



Таблица 8.1 Значения сопротивлений трансформатора, трансформатора тока и выключателей

	R1,мОм	R2,мОм	Х1,мОм	Х2,мОм	R0,мОм	Х0,мОм
Т1	16,9	16,9	52,4	52,4	16,9	52,4
QF1	0,41		0,13
ТА	0,05		0,07
QF2	1,1		0,5
QF3	1,1		0,5
QF4	1,3		0,7

Таблица 8.2 Сопротивления кабельных линий

	r1= r2, мОм/м	x1= x2, мОм/м	r0, мОм/м	x0, мОм/м	L, м	R1,2, мОм	Х1,2, мОм	R0, мОм	Х0, мОм
ШМА	0,1	0,13	0,162	0,164	30	3	3,9	4,86	4,92
КЛ1	3,54	0,1	4,19	1,55	12	42,48	1,2	50,28	18,6

Определим суммарное активное сопротивление для прямой последовательности

Определим суммарное реактивное сопротивление для прямой последовательности

Общее сопротивление прямой последовательности:

Ток трехфазного короткого замыкания равен:



Определим суммарное активное сопротивление для нулевой последовательности

Определим суммарное реактивное сопротивление для нулевой последовательности

Общее сопротивление нулевой последовательности:

Ток однофазного короткого замыкания на землю равен:

10. Выбор аппаратов защиты системы электроснабжения

В сетях напряжением до 1 кВ защиту выполняют плавкими вставками предохранителя и расцепителями автоматических выключателей.

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электрических установок от токов КЗ и перегрузок. Основными его характеристиками являются номинальный ток плавкой вставки предохранителя Iном,пр, номинальное напряжение предохранителя Uном,пр, номинальный ток отключения предохранителя Iном,откл, защитная (времятоковая) характеристика предохранителя.

Номинальным током плавкой вставки называют ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы в номинальном режиме. Номинальный ток предохранителя - это ток, при длительном протекании которого не наблюдается перегрева предохранителя в целом. Необходимо иметь в виду, что в предохранителе может использоваться плавкая вставка с номинальным током, меньшим номинального тока предохранителя. Номинальное напряжение предохранителя определяет конструкцию предохранителя и длину плавкой вставки. Отключающая способность предохранителя характеризуется номинальным током отключения, являющимся наибольшим током КЗ, при котором предохранитель разрывает цепь без каких-либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.

Наибольшее применение в сетях напряжением до 1 кВ получили предохранители типа НПН (насыпной неразборный) и типа ПН2 (насыпной разборный). Выбор предохранителя производится по следующим условиям:

(14)

Плавкую вставку для безынерционных предохранителей выбираем с учетом следующих условий:

(15)



где Uc - номинальное напряжение сети, Iк,макс - максимальный ток КЗ в сети, Iр,макс - максимальный рабочий ток в сети.

Наряду с плавкими вставками предохранителей в установках до 1 кВ широко применяют автоматические воздушные выключатели, выпускаемые в одно-, двух- и трех- полюсном исполнение, постоянного и переменного тока.

Автоматические выключатели снабжают специальным устройством релейной защиты, которое в зависимости от типа выключателя выполняют токовой отсечки, максимально токовой защиты или двухступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные и тепловые реле. Эти реле называют расцепителями.

Номинальным током автоматического выключателя Iном,а называют наибольший ток, при протекание которого выключатель может длительно работать без повреждений. Номинальным напряжением выключателя Uном,а называют указанное в паспорте напряжение, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот выключатель предназначен. Номинальный ток расцепителя Iном,рас называют указанный в паспорте ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывания расцепителя. Током уставки расцепителя называют наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает.

Существуют следующие требования к выбору автоматических выключателей:

номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети;

отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемому элементу; номинальный ток расцепителя должен быть не меньше расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу:



(16)

Автоматический выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента, по этому ток уставки замедленного срабатывания регулируемых расцепителей следует выбирать по условию:

(17)

При допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию:

(18)

Результаты по выбору предохранителей и автоматических выключателей (а также их характеристики) представлены в таблице 10.

Выбор теплового реле заключается в выборе тока нулевой уставки, по условию:

(19)

Так же при выборе теплового реле учитывается режим работы двигателя. Так при продолжительном режиме работы (S1-S2) без нагрузки (она минимальна). Для вентиляторов тепловое реле не требуется, так же оно не требуется для передвижных электрических подъёмников, работающих в кратковременном режиме (S3-S6).



Магнитные пускатели выбираются из расчета:

(20)

Результаты выбора тепловых реле и пускателей приведены в таблице 9.

Таблица 9. Выбор магнитных пускателей и тепловых реле ЭО АЦ

Наименование	IН, А	Магнитный пускатель	Тепловое реле
		марка	IН, А	Марка, IН, А	IНУ, А
АИР80A4	2,7	ПМЛ-10	10	РТЛ-25,25	3,3
АИР80B4	3,5	ПМЛ-10	10	РТЛ-25,25	4,3
АИР90L4	4,9	ПМЛ-10	10	РТЛ-25,25	6,1
АИР100S4	6,7	ПМЛ-10	10	РТЛ-25,25	8,3
АИР112М4	11,3	ПМЛ-25	25	РТЛ-25,25	14,1
АИР132S4	15,2	ПМЛ-25	25	РТЛ-25,25	19
АИР132М4	21,9	ПМЛ-25	25	РТЛ-80,80	27,3
АИР160S4	28,4	ПМЛ-40	40	РТЛ-80,80	35,5
АИР160M4	34,9	ПМЛ-40	40	РТЛ-80,80	43,6
ТДМ-249	48	-	-	-	-

Линия, питающая силовой шкаф защищена предохранителем и автоматическим выключателем со стороны магистрального шинопровода. Коммутационно-защитная аппаратура устанавливается в ответвительных коробках шинопровода. Предохранители установленные на входе силового шкафа выбираются согласно следующим данным:

(13)

где iп,макс - наибольший из пусковых токов двигателей группы приемников, определяемый по паспортным данным, Ip - расчетный ток группы приемников, kодн - коэффициент одновременной работы.

Таблица 11 содержит результаты выбора автоматических выключателей, которые установлены в ответвительных коробках шинопровода.

Все силовые шкафы подключены к шинопроводу, который, в свою очередь, подключен к распределительному устройству (РУ).

Для защиты шинопровода используем предохранитель и автоматический выключатель.

Iрасч=380, А.

Выбираем предохранитель ПН2-600 (600 А) и автоматический выключатель ВА 51-39 (630 А).

Таблица 10. Выбор аппаратов защиты ЭО АЦ

№ на плане	Наименование ЭО	РН, кВт	Электродвигатель	IН, А	Кпер	Предохранители	Автоматические выключатели
						Тип предохранителя	IН, А	Ток плавкой вставки	Тип автоматического выключателя	Номинальный ток, А	Номинальный ток электромагнитного расцепителя, А	ку	Iоткл, кА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1…6	Пресс эксцентриковый типа КА - 213	2,2	АИР90L4	4,9	1,6	НПН-15	15	15	ВА51-25	25	6,3	10	2
7…11	Пресс кривошипный типа К - 240	11	АИР132М4	21,9	1,6	ПН2-100	100	80	ВА51-25	25	25	10	3,8
12…15	Вертикально - сверлильные станки типа 2А 125	5,5	АИР112М4	11,3	2,5	НПН-60М	60	35	ВА51-25	25	16	10	3,8
16, 17	Преобразователи сварочные типа ПСО - 300	18кВА	ТДМ-259	48	-	ПН2-200	200	160	ВА51-31-1	100	50	10	5
18	Автомат болтовысадочный	3	АИР100S4	6,7	2,5	НПН-60М	60	25	ВА51-25	25	10	10	2,5
19	Автомат резьбонакатный	5,5	АИР112М4	11,3	2,5	НПН-60М	60	35	ВА51-25	25	16	10	3,8
20	Станок протяжный	15	АИР160S4	28,4	2,5	ПН2-100	100	100	ВА51-31-1	100	50	10	5
21, 22	Автоматы гайковысадочные	18,5	АИР160М4	34,9	2,5	ПН2-200	200	125	ВА51-31-1	100	50	10	5
23, 24	Барабаны голтовочные	3	АИР100S4	6,7	2,5	НПН-60М	60	25	ВА51-25	25	10	10	2,5
25	Барабан виброголтовочный	3	АИР100S4	6,7	2,5	НПН-60М	60	25	ВА51-25	25	10	10	2,5
26	Станок виброголтовочный	7,5	АИР132S4	15,2	1,6	ПН2-100	100	50	ВА51-25	25	16	10	3,8
27	Автомат обрубной	15	АИР160S4	28,4	2,5	ПН2-100	100	100	ВА51-31-1	100	50	10	5
28	Машина шнекомоечная	2,2	АИР90L4	4,9	1,6	НПН-15	15	15	ВА51-25	25	6,3	10	2
29…38	Автоматы гайконарезные	1,5	АИР80B4	3,5	2,5	НПН-15	15	15	ВА51-25	25	6,3	10	2
39	Кран - тележка	1,1	АИР80А4	2,7	1,6	НПН-15	15	10	ВА51-25	25	6,3	10	2
40, 41	Электроточило наждачное	5,5	АИР112М4	11,3	2,5	НПН-60М	60	35	ВА51-25	25	16	10	3,8
42	Автомат трехпозиционный высадочный	7,5	АИР132S4	15,2	1,6	ПН2-100	100	50	ВА51-25	25	16	10	3,8
43, 44	Вибросито	1,1	АИР80А4	2,7	2,5	НПН-15	15	10	ВА51-25	25	6,3	10	2
45, 46	Вентиляторы	5,5	АИР112М4	11,3	2,5	НПН-60М	60	35	ВА51-25	25	16	10	3,8

Ток уставки для асинхронных двигателей должен быть больше тока пускового, а для автоматических выключателей, установленных в осветительной сети - больше номинального рабочего тока.

Выбранная аппаратура полностью соответствует условиям окружающей среды в цехе и условиям технологического процесса, согласно которому температура на участке не превышает 30оС, отсутствуют пары и газы, способные нарушить нормальную работу электрооборудования.

Для обеспечения освещения в АЦ спроектирована осветительная сеть. Электроснабжение рабочего освещения, как правило, выполняется самостоятельными линиям, с помощью отдельного кабеля.

11. Выбор узла учета и расхода электроэнергии

Расчетным учетом электроэнергии называется учет выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее. Счетчики, установленные для расчетного учета, называют расчетными счетчиками и должны быть класса точности не ниже 2; если счетчики подключаются через измерительные трансформаторы, последние должны иметь класс точности 0,5.

Техническим (контрольным) учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода энергии электростанции, подстанции, предприятий, зданий, квартир и т.п. Счетчики, устанавливаемые для технического учета, называют контрольными счетчиками (класса точности 2,5).

Контрольные счетчики обычно включают в сеть НН, до 1000В, что имеет ряд преимуществ:

- установка счетчика обходится дешевле (чем на ВН), так как монтаж значительно проще; появляется возможность определить потери в трансформаторах и в сети ВН; эксплуатация счетчиков значительно проще и дешевле.

Для учета расхода электроэнергии необходимо поставить трехфазные счетчики активной и реактивной энергии на выходах ВРУ.

На выходе ВРУ ставим счетчики:

- активной (САЗ-И670ДТ) и

- реактивной (СРЗ-И673Т) энергии.

Заключение

В процессе выполнения данного курсового проекта была спроектирована система электроснабжение АЦ. В проекте были рассчитаны и выбраны КТП, ВРУ, распределительные силовые шкафы, шкафы основного и аварийного освещения в соответствии с расчетными нагрузками; определено место их расположения.

Также спроектированы силовая и осветительная сети. Выбраны марки кабелей и проводов для прокладки силовой осветительной сети.

По рассчитанным параметрам в курсовой работе выбиралась коммуникационная аппаратура, пускорегулирующие устройства и аппараты защиты (автоматические выключатели, магнитные пускатели, тепловые реле, предохранители).

Список используемой литературы

1. Кисаримов Р.А. Справочник электрика. М.: Радиософт, 2006 г.

2. Копытов И.П. Справочник по электрическим машинам.М.:Энергия,1989 г.

3. Шеховцов В.П. Расчет т проектирование схем электроснабжения. М.: Форум, 2007

4. Шеховцов В.П.Справочное пособие по электрооборудованию.М.:Форум, 2006

5. Правила устройства электроустановок / 7-е издание, 2006 г.

Размещено на Allbest.ru