Электроснабжение производственного цеха промышленного предприятия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ТюмГНГУ)

«Ноябрьский нефтегазовый колледж

имени академика В.А. Городилова» - ФИЛИАЛ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ННК- филиал ГОУ ВПО «ТюмГНГУ»)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Электроснабжение производственного цеха промышленного предприятия

ННК. 140613.02. ТЭОт-05-(9)-1 ПЗ

2008

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Краткая характеристика объекта

1.2 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

2 РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет электрических нагрузок до 1000 В

2.3 Расчет электрических нагрузок свыше 1000 В

2.4 Расчет электрической сети свыше 1000В

2.5 Выбор силовых трансформаторов П/СТ 10/0,4

2.6 Расчет электрической сети до 1000 В

2.7 Выбор распределительных пунктов и аппаратов

2.8 Расчет токов короткого замыкания

2.9 Расчет зануления

3. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Промышленная безопасность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика является базовой отраслью экономики, полностью обеспечивающей электроэнергией как внутренние потребности народного хозяйства и населения, так и экспорт в страны СНГ и дальнее зарубежье, а также 45% суммарной потребности промышленности и населения в тепловой энергии.

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.

По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.

На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

- обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

- быть удобными и безопасными в эксплуатации;

- иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

- иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей

трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связано со следующим:

- выбором и применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числа трансформаций - две-три);

- выбором и применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);

- правильным выбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных) подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);

- дальнейшим совершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);

- рациональным выбором числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышению надёжности;

- принципиально новой постановкой для решения таких задач, как,

например, симметрирование (выравнивание) электрических нагрузок

1. ТЕХНИЧЕКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Краткая характеристика объекта

В данной работе заданием определён объект проектирования -производственный цех промышленного предприятия.

Цех состоит из четырех участков: токарного, шлифовального, кузнечно-сварочного и литейного.

Токарный участок (ТУ) предназначен для обеспечения производимой продукции всего цеха. Цех имеет станочные отделения, где размещён станочный парк, вспомогательные (склады, инструментальная, мастерская и др.) и бытовые (раздевалка, комната отдыха) помещения. Транспортные операции выполняются с помощью кран-балок.

Цех получает электроснабжение (ЭСН) от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4кВ, расположенной на территории предприятия, находящаяся непосредственно в самом цеху. Дополнительная нагрузка отсутствует.

Количество рабочих смен - 2.

Грунт в районе здания - сухой песок с температурой +8 С.

Каркас здания сооружён из блоков-секций длиной 6 и 6 метра каждый.

Размеры цеха АхВхН=108 х 28 х 9 м.

Мощность электропотребления (Р_эп) указана для одного ЭП.

Расположение основного ЭО показано на плане, лист 1

графической части проекта.

Литейный участок (ЛУ) оборудован: литейная машина, вибрационная машина, приточный вентилятор, молот, кран мостовой, круглошлифовальный станок. Участок получает электроснабжение (ЭСН) от той же цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4кВ.

Заготовительный участок служит для обеспечения токарного участка и кузнечно-сварочный участок заготовками для дальнейшей обработки. Все электроприёмники относятся к второй категории надёжности ЭСН. Количество рабочих смен - 2.

Кузнечно-сварочный участок выполняет ковку и сварку металла выпускаемых в цехе изделий. Все электроприёмники относятся к второй категории надёжности ЭСН. Количество рабочих смен - 2.

1.2 Выбор и обоснование схемы электроснабжения

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

· обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

· быть удобными и безопасными в эксплуатации;

· иметь оптимальные технико-экономические показатели;

· иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные.

Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой трансформаторной подстанции и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приёмников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Широко применяют магистральные схемы типа блока трансформатор-магистраль. В такой схеме отсутствует РУ низшего напряжения на цеховой подстанции, а магистраль подключается непосредственно к цеховому трансформатору через вводной автоматический выключатель. При двухтрансформаторной подстанции и схеме блока трансформатор-магистраль между магистралями для взаимного резервирования устанавливают перемычку с автоматическим выключателем.

Распределительные магистрали предназначены для питания приёмников малой и средней мощности, равномерно распределённых вдоль линий магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630 А.

Магистральные схемы обеспечивают высокую надёжность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменить технологическое оборудование без особых изменений электрической сети).

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приёмников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Радиальные схемы электроснабжения применяют для наиболее ответственных с точки зрения бесперебойности электроснабжения потребителей и в тех случаях, когда невозможно применить магистральные схемы. Радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат на электрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

Для цеха принимается схема с двумя распределительными магистралями, питающими приёмники малой и средней мощности, распределённые вдоль линий магистрали. Схема выполняется с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА, изготовленных в виде отдельных секций. Отдельные приёмники подключаются к ШРА через ответвительные коробки кабелем.

Подключение электроприёмников к РП осуществляется проводом.

Магистральная схема по сравнению с радиальной имеет следующие преимущества и недостатки:

а) надежность магистральной схемы ниже, чем радиальной, так как при повреждении магистрали все ее потребители выходят из строя;

б) в магистральных сетях выше токи КЗ, но меньше потери напряжения и мощности;

в) стоимость магистральных сетей обычно ниже стоимости радиальных за счет уменьшения количества используемой аппаратуры и меньшей стоимости монтажа.

2. РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Исходные данные

Исходными данными послужил план расположения электрооборудования, их номинальные мощности, коэффициент мощности.

Таблица 3.1 - Исходные данные

№ п/п	Наименование электроприёмника	Рном, кВт	cosц
КСУ-3 - Кузнечно-сварочный участок
1	Электропечь ПВ=100%	110	1
2	Вентилятор	7	0,8
3	Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	100	0,4
4	Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	300	0,6
5	Сварочный трансформатор ПВ=65%	32	0,8
6	Электротельфер, ПВ=25%	6	0,6
7	Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=50%	200	0,5
8	Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=10%	300	0,4
9	Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	500	0,4
10	Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=50%	150	0,4
11	Точильно-шлифовальный станок	15	0,8
12	Шлифовальный станок	6,5	0,7
13	Фрезерный станок	20	0,5
14	Товарный станок	12	0,6
ШУ-3 - Шлифовальный участок
1	Заточный станок	1,8	0,5
2	Шлифовальный станок	10	0,6
3	Расточный станок	2,4	0,5
4	Расточный станок	1	0,6
5	Шлифовальный станок	4,5	0,5
6	Шлифовальный станок	7,5	0,5
7	Шлифовальный станок	12,8	0,5
8	Шлифовальный станок	18,8	0,6
9	Шлифовальный станок	13,6	0,6
10	Вентилятор	5,9	0,6
11	Шлифовальный станок	14,4	0,6
ЛУ-2 - Литейный участок
1	Машина для разъема кокилей	1,7	0,6
2	Вибрационная машина	3,9	0,7
3	Молот	6,7	0,5
4	Литейная машина	17	0,6
5	Кран мостовой ПВ=15%	47	0,8
6	Молот	15	0,5
7	Приточный вентилятор	19	0,6
9	Круглошлифовальный станок	4,9	0,7
10	Литейная машина	20	0,6
11	Литейная машина	15	0,5
Т2-1-Токарный участок №3
1	Станок	16,5	0,5
2	Станок	12,4	0,5
3	Станок	32,5	0,5
4	Станок	3	0,5
5	Станок	4,5	0,5
6	Станок	2,9	0,5
7	Станок	4,6	0,5
8	Станок	22,6	0,5
9	Станок	3,8	0,5
10	Станок	15	0.5
11	Станок	7,5	0,5
12	Станок	6,3	0,5
13	Станок	8,9	0,5
14	Станок	4,5	0,5
15	Станок	11,2	0,5
16	Станок	8,8	0,5
17	Станок	10	0,5
18	Кран 10т. 3двигателя ПВ=25%	16;2.2;11	0,5

2.2 Расчёт электрических нагрузок до 1000 В

Расчет электрических нагрузок первого уровня электроснабжения производим по формуле:

Iр =; (3.1)

где Рном - активная суммарная номинальная мощность, Вт;

Uном - номинальное напряжение электропотребителя, В;

cosц - коэффициент мощности электропотребителя;

Таблица 3.2 - Расчет электрических нагрузок первого уровня электроснабжения

№ п/п	Количество потребителей, шт.	Номинальная мощность потребителей, кВт.	Коэффициент мощности Cosц	Ки	Iр, А
1	2	3	4	5	6
РП1
1. Электропечь ПВ=100%	1	110	1	0,8	0,15
2. Вентилятор	1	7	0,8	0,6	0,016
3. Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	1	100	0,4	0,3	0,17
4. Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	1	300	0,6	0,3	0,52
5. Сварочный трансформатор ПВ=65%	1	32	0,8	0,25	0,03
6. Электротельфер, ПВ=25%	1	6	0,6	0,06	0,003
РП2
1. Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=50%	1	200	0,5	0,4	0,23
2. Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=10%	1	300	0,4	0,4	0,34
3. Сварочная машина, однофазная U=220 В, ПВ=20%	1	500	0,4	0,3	0,8
4. Сварочная машина, однофазная U=380 В, ПВ=50%	1	150	0,4	0,4	0,2
5. Точильно-шлифовальный станок	1	15	0,8	0,14	0,01
6. Шлифовальный станок	1	6,5	0,7	0,12	0,007
РП3				0,13
1. Фрезерный станок	1	20	0,5	0,13	0,02
2. Товарный станок	1	12	0,6	0,14	0,013
3. Заточный станок	1	1,8	0,5	0,12	0,002
4. Шлифовальный станок	1	10	0,6	0,12	0,01
5. Расточный станок	1	2,4	0,5	0,17	0,003
6. Расточный станок	1	1	0,6	0,17	0,001
РП4
1. Шлифовальный станок	1	4,5	0,5	0,12	0,004
2. Шлифовальный станок	1	7,5	0,5	0,12	0,007
3. Шлифовальный станок	1	12,8	0,5	0,12	0,012
4. Шлифовальный станок	1	18,8	0,6	0,12	0,018
5. Шлифовальный станок	1	13,6	0,6	0,12	0,013
6. Вентилятор	1	5,9	0,6	0,6	0,012
РП5
1. Шлифовальный станок	1	14,4	0,6	0,12	0,016
2. Машина для разъема кокилей	1	1,7	0,6	0,2	0,008
3. Вибрационная машина	1	3,9	0,7	0,25	0,004
4. Молот	1	6,7	0,5	0,2	0,009
5. Литейная машина	1	17	0,6	0,3	0,017
6. Кран мостовой ПВ=15%	1	47	0,8	0,06	0,015
РП6
1. Молот	1	15	0,5	0,2	0,01
2. Приточный вентилятор	1	19	0,6	0,8	0,04
3. Круглошлифовальный станок	1	4,9	0,7	0,25	0,007
4. Литейная машина	1	20	0,6	0,3	0,02
5. Литейная машина	1	15	0,5	0,3	0,014
6. Станок	1	16,5	0,5	0,12	0,017
РП7
1. Станок	1	12,4	0,5	0,12	0,014
2. Станок	1	32,5	0,5	0,12	0,04
3. Станок	1	3	0,5	0,12	0,003
4. Станок	1	4,5	0,5	0,12	0,004
5. Станок	1	2,9	0,5	0,12	0,003
6. Станок	1	4,6	0,5	0,12	0,004
РП8
1. Станок	1	22,6	0,5	0,12	0,02
2. Станок	1	3,8	0,5	0,12	0,004
3. Станок	1	15	0,5	0,12	0,003
4. Станок	1	7,5	0,5	0,12	0,008
5. Станок	1	6,3	0,5	0,12	0,007
6. Станок	1	8,9	0,5	0,12	0,009
РП9
1. Станок	1	4,5	0,5	0,12	0,004
2. Станок	1	11,2	0,5	0,12	0,01
3. Станок	1	8,8	0,5	0,12	0,005
4. Станок	1	10	0,5	0,12	0,005
5. Кран 10т. Первый двигатель ПВ=25%	1	16	0,5	0,06	0,005
6. Кран 10т. Второй двигатель ПВ=25%	1	2,2	0,5	0,06	0,007
7. Кран 10т. Третий двигатель ПВ=25%	1	11	0,5	0,06	0,004

Расчет электрических нагрузок второго уровня электроснабжения.

Электрические нагрузки определяют для выбора токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов, а также для расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.

Определим мощность за наиболее загруженную смену:

Рсм = Ки * Рном, (3.2)

где Ки - коэффициент использования активной мощности;

Рном - активная суммарная номинальная мощность, кВт.

Определим реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

Qсм = Рсм * tgц, (3.3)

Расчётный ток одного потребителя:

Iр = ; (3.4)

где Рном - активная суммарная номинальная мощность, Вт;

Uном - номинальное напряжение электропотребителя, В;

cosц - коэффициент мощности электропотребителя;

Эффективное число электроприемников:

nэф = ; (3.5)

Средневзвешенное значение коэффициента использования распределительного пункта:

К_и =, (3.6)

где ?Рсм - сумма всех активных среднесменных мощностей электроприёмников РП;

?Рном - сумма всех активных номинальных мощностей электроприёмников РП

По таблице2,3[1], исходя из средневзвешенного значения коэффициента использования и эффективного числа электроприёмников распределительного пункта, определяем значение коэффициента максимума для каждого распределительного пункта.

Активная расчетная мощность:

Рр = Км ЃE?Рсм , (3.7)

где Км - коэффициент максимума;

Рсм - мощность за наиболее загруженную смену.

Реактивная расчётная мощность:

Qр = ?Qсм ЃE1,1 , (3.8)

где Qсм - реактивная мощность за наиболее загруженную смену;

К_м - коэффициент максимума.

Полная расчётная мощность:

S_р=, (3.9)

где Р_р - активная расчётная мощность, Вт;

Q_р - реактивная расчётная мощность, кВар.

Расчётный ток одного распределительного пункта:

Iр=, (3.10)

где Sр - полная расчётная мощность, кВА;

Uном - номинальное напряжение распределительного пункта, В.

Распределительный пункт 1:

Определим мощность за наиболее загруженную смену электроприводов электропечи (по формуле 3.2):

Рсм = = 88 кВт;

Определим реактивную мощность электропривода электропечи за наиболее загруженную смену (по формуле 3.3):

Qсм = = 1,8 кВАр;

Определим мощность за наиболее загруженную смену вентилятора:

Рсм = = 4,2 кВт;

Определим реактивную мощность вентилятора за наиболее загруженную смену:

Qсм = = 0,04 кВАр;

Определим мощность за наиболее загруженную смену сварочной машины:

Рсм = = 30 кВт;

Определим реактивную мощность сварочной машины за наиболее загруженную смену:

Qсм = = 0,02 кВАр;

Определим мощность за наиболее загруженную смену сварочной машины:

Рсм = = 90 кВт;

Определим реактивную мощность установки за наиболее загруженную смену:

Qсм = = 0,9 кВАр;

Определим мощность за наиболее загруженную смену сварочного трансформатора:

Рсм = = 8 кВт;

Определим реактивную мощность сварочного трансформатора за наиболее загруженную смену:

Qсм = = 0,1 кВАр;

Определим мощность за наиболее загруженную смену электротельфера:

Рсм = = 0,36 кВт;

Определим реактивную мощность сварочного трансформатора за наиболее загруженную смену:

Qсм = = 0,006 кВАр.

Определяем эффективное число электроприёмников в распределительном пункте 1:

n_эфРП1 = = 2,7;

Определяем коэффициент использования для распределительного пункта 1:

Ки_РП1 = = 2,31;

Коэффициент максимума для распределительного пункта 1 равен 2,31.

Определяем активную расчетную мощность распределительного пункта 1:

Рр_РП1 = = 172,9кВт;

Определяем реактивную расчётную мощность распределительного пункта 1:

Qр_РП1 = = 2,64 кВАр;

Определим полную расчётную мощность распределительного пункта 1:

Sp_РП1 = =188,2 кВА;

Находим расчётный ток для распределительного пункта 1:

Iр _РП1 == 268,8А;

Аналогично производим расчёты для остальных РП. Все расчёты сводим в таблицу 3.3 - сводную таблицу расчётных нагрузок цеха подготовки производства.

2.3 Расчёт электрических нагрузок свыше 1000 В

В связи с отсутствием высоковольтных потребителей электрической нагрузки свыше 1000 В, следовательно, равна электрической нагрузке напряжением до 1000 В.

2.4 Расчёт электрической сети свыше 1000 В

Находим расчётный ток для электрической сети свыше 1 кВ:

Iр 10кВ =; (3.11)

Iр 10кВ ==10,9 А;

где Sтр - полная расчётная мощность трансформатора, кВА;

2.5 Расчёт мощности и выбор трансформаторов

По табл. 4.6 [1] примем рекомендуемый коэффициент загрузки вт=0,7. Определяем мощность трансформатора по формуле:

S_т = S_p / в т_, доп ; (3.12)

где Sр - полная расчётная мощность цеха, кВА;

в т_, доп - коэффициент загрузки;

Sт == = 154,4кВА;

Выбираем один трансформатор типа ТСЗ-630/10.

2.6 Расчет электрической сети до 1000 В

Определяем сечение кабелей и проводов относительно расчётных и длительно допустимых токов по таблице П2.1 [1] , при этом должно соблюдаться соотношение:

Таблица 3.4 - Сечение, число, марка кабелей и проводов

Наименование и номер оборудования относительно плана расположения его в цеху	Количество потребителей, шт.	Марка, сечение кабелей и проводов проложенных в трубах под полом
1	2	4
РП1
1 Электропечь	1	АВВГ 4(1Х35) мм
2 Вентилятор	1	АВВГ 4(1Х1,5) мм
3 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
4 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
5 Сварочный трансформатор	1	АВВГ 4(1Х16) мм
6 Электротельфер	1	АВВГ (4Х25) мм
РП2
1 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
2 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
3 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
4 Сварочная машина	1	АВВГ 4(1Х10) мм
5 Точильно-шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
6 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
РП3
1 Фрезерный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
2 Товарный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
3 Заточный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
4 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
5 Расточный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
6 Расточный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
РП4
1 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
2 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
3 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
4 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
5 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
6 Вентилятор	1	АВВГ 4(1Х1,5) мм
РП5
1 Шлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
2 Машина для разъема кокилей	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
3 Вибрационная машина	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
4 Молот	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
5 Литейная машина	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
6 Кран мостовой	1	АВВГ 4(1Х35) мм
РП6
1 Молот	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
2 Приточный вентилятор	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
3 Круглошлифовальный станок	1	АВВГ 4(1Х16) мм
4 Литейная машина	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
5 Литейная машина	1	АВВГ 4(1Х3,5) мм
6 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
РП7
1 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
2 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
3 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
4 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
5 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
6 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
РП8
1 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
2 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
3 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
4 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
5 Станок		АВВГ 4(1Х10) мм
6 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
РП9
1 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
2 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
3 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
4 Станок	1	АВВГ 4(1Х10) мм
5 Кран 10т. Первый двигатель	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
6 Кран 10т. Первый двигатель	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм
7 Кран 10т. Первый двигатель	1	АВВГ 4(1Х2,5) мм

2.7 Выбор распределительных пунктов и аппаратов

Распределительные пункты серии ПР24Н и ПР24Г предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок напряжением 220 В постоянного тока и 380 В переменного тока частоты 50 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, для нечастых оперативных коммутаций электрических цепей и пусков асинхронных двигателей.

Структура условного обозначения распределительного пункта ПР24:

ПР - вид распределительного пункта; 24 - номер разработки серии; буква Н указывает на отсутствие вводного выключателя; буква Г указывает

на наличие вводного выключателя; первая цифра - вид установки распределительного пункта и характеристика ввода внешних проводников (3 - навесное, ввод проводов или кабелей в резиновой или пластмассовой изоляции; 5 - навесное, ввод проводов или кабелей; 7 - напольное, ввод проводов или кабелей; 8 - напольное, ввод проводов или кабелей в резиновой или пластмассовой изоляции); вторая цифра - габарит распределительного пункта и наличие прибора для контроля напряжения (1 - первый; 2 - второй; 3 - третий; 4 - первый с вольтметром; 5 - второй с вольтметром; 6 - третий с вольтметром); следующие две цифры указывают номер электрической схемы распределительного пункта.

Выбор распределительных пунктов производим по таблице 2.44. [2]

1) ПР24Н7201 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, марки выключателей АЕ2048 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А, А3716- Iрасц = 63-160 А;

2) ПР24Н7202 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, где три выключателя марки АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А, и три выключателя марки А3730Б с номинальным током расцепителя 320 А;

3) ПР24Н7203 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

4) ПР24Н7204 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

5) ПР24Н7205 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

6) ПР24Н7306 со встроенными выключателями на 8 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

7) ПР24Н7307 со встроенными выключателями на 6 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

8) ПР24Н7308 со встроенными выключателями на 8 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

9) ПР24Н7309 со встроенными выключателями на 7 отходящих линий, марки выключателей АЕ2046 с номинальным током тепловых расцепителей 16-63 А;

Для выбора QF1-QF13 используем таблицу 3.7 [1]

При выборе автоматических выключателей должна соблюдаться селективность. Выбираем автоматические выключатели для первой отходящей линии от первой секции шин: QF1- А3730Б, 400 А; 295,2А-320А.

Для QF2 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF1, типа А3730Б с номинальным током 400 А на QF2 - Iном. расц = 400 А; Iном. = 380 А;

Выбираем автоматические выключатели для второй отходящей линии от первой секции шин: QF3- А3710Б, 40 А; 25,1А-32А.

Для QF4 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF3, типа А3710Б с номинальным током 80 А на QF4 - Iном. расц = 50 А; Iном. = 49,8А;

Выбираем автоматические выключатели для третей отходящей линии от первой секции шин: QF5- А3710Б, 100 А; 93,4А-100А.

Для QF6 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF5, типа А3710Б с номинальным током 100 А на QF6 - Iном. расц = 160 А; Iном. = 151,8А;

Выбираем автоматические выключатели для четвёртой отходящей линии от второй секции шин: QF7- А3710Б, 80 А; 50,9А-63А.

Для QF8 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF7, типа А3710Б с номинальным током 80 А на QF8 - Iном. расц = 80 А; Iном. = 78,9А;

Выбираем автоматические выключатели для пятой отходящей линии от второй секции шин: QF9- А3710Б, 100 А; 129,3А-160А;

Для QF10 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF9, типа А3720Б с номинальным током 250 А на QF10 - Iном. расц = 200 А; Iном. = 179,1А;

Выбираем автоматические выключатели для шестой отходящей линии от второй секции шин: QF11- А3710Б, 100 А; 111,1А-125А;

Для QF12 выбираем автоматический выключатель на одну ступень выше по току выключателя QF11, типа А3710Б с номинальным током 250 А на QF12 - Iном. расц = 200 А; Iном. = 192А;

2.8 Расчёт токов короткого замыкания (КЗ)

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки, при которых токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут быть замыкания между тремя фазами, между двумя фазами и однофазные КЗ.

Последствия коротких замыканий является резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающего к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы.

Для уменьшения последствия тока КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени. Все электрические аппараты и токоведущие части должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалось их разрушение при прохождении токов КЗ.

Для расчетов токов КЗ составляется расчетная схема - упрощенная однолинейная схема электроустановки, в которой учитываются все источники питания, трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы.

Для расчета токов короткого замыкания составим схему замещения:

Рис.1. Схема замещения.

Sкз.с = 100 МВА

Lкл1 = 0,2 км

LКЛ2 = 0,96 км

U_к^% = 5,5%

Расчет токов короткого замыкания производим в именованных единицах, для этого определяем параметры схемы замещения:

Определим сопротивление системы на стороне 10кВ по формуле:

Хс = U²ном.с / Sкз.с (3.14)

где U²ном.с - номинальное напряжение системы, кВ.

Sкз.с - мощность короткого замыкания системы, кВА.

Хс = 10,5² / 100 = 1,1 Ом;

Определим реактивное сопротивление кабельной линии по формуле:

Х_кл1 = Х₀ * L_кл1 (3.15)

где Х₀ - удельное сопротивление кабельной линии, Ом определяем по таблице П2.3

L_кл1 - длина линии, км.

Х_кл1 = 0,51 * 0,2 = 0,102 Ом / км;

Определим активное сопротивление кабельной линии по формуле:

R_кл1 = r₀ * L_кл1 = 2,28 * 0,2 = 0,456 Ом / км; (3.16)

где r₀ - активное сопротивление кабельной линии, Ом/км определяем по таблице П2.1

Определяем общее реактивное сопротивление на стороне 10 кВ:

Х10 = Х_кл1+ ХС = 0,102+1,1 = 1,202 Ом; (3.17)

Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания в точке К1:

; (3.18)

кА

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К₁ по формуле:

i_уК1 = k_у (3.19)

где k_у - коэффициент ударного тока, k_у=;

i_уК1 = =11,8 кА;

Так как точка К2 находиться на стороне 0,4 кВ, то и сопротивления всех элементов сети необходимо приводить к U= 0,4 кВ.

Определим реактивное сопротивление трансформатора по формуле:

; (3.20)

где U_К % - напряжение короткого замыкания;

U_ВН - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ;

S_НОМ.Т - номинальная мощность трансформатора, кВА.

X_т = = 0,9 Ом

Определим активное сопротивление трансформатора по формуле:

(3.21)

где Р_К - мощность потерь трансформатора.

R_т = = 2 Ом;

Определим полное сопротивление до точки К₂ по формуле:

Ом; (3.22)

Ом; (3.23)

Ом; (3.24)

Приводим полученное сопротивление к U= 0,4 кВ:

Ом; (3.25)

Определим силу тока короткого замыкания в точке К2:

кА;

Аналогично определяем ударный ток в точке К2:

i_уК3 = =104,8 кА

Определяем активное и индуктивное сопротивление КЛ2:

R_кл2 = r₀ * L_кл2 = 0,22 * 0,08 =0,018 Ом/км;

Х_кл2 = 0,07 * 0,077 = 0,006 Ом/км;

Определим сопротивление системы на стороне 0,4 кВ:

Хс0,4 = 0,4² / 100 = 0,0018 Ом;

Определяем общее реактивное сопротивление на стороне 0,4 кВ:

Х0,4 = Х_кл2+ ХС0,4 = 0,006+0,0018 = 0,0078Ом;

Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания в точке К3:

кА;

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К₁ по формуле:

i_уК3 = =22,3 кА;

2.9 Расчёт зануления

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или её эквивалентом.

Зануление применяется в четехпроводных сетях напряжением до 1кВ с заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путем автоматического отключения повреждённого участка электроустановки от сети и снижение напряжения на корпусах занулённого электрооборудования до безопасного на время срабатывания защиты. Из всего выше сказанного делаем вывод, что основное назначение зануления - обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты при замыкании на корпус для этого ток короткого замыкания должен значительно превышать установку защиты автоматического выключателя или номинальный ток плавких вставок.

Расчет зануления, выполненное в цехе. Расчет проводим для самого удалённого электроприёмника - станка 6,5 кВт, защищённого автоматическим выключателем с номинальным током расцепителя 20 А.

Рис.2. Схема питания цеховой подстанции.

Производим расчет зануления:

1) Расчетное сопротивление трансформатора мощностью 630 кВА при однофазном КЗ (см. . 407 [1]) 0,043 Ом.

2) Определяем сопротивления линии электрической сети:

r0 кл ф = 0,123 Ом/км; r0 к N = 0,123 Ом/км; x0 кл = 0,06 Ом/км;

Активное сопротивление:

r0 АПВ = 3,16 Ом/км; x0 АПВ = 0,09 Ом/км;

3) Определяем сопротивление:

R КЛ ф = r0 кл ф • lк = 0,123 • 0,076 = 0,009 Ом; (3.26)

R к N = r0 к N • lк = 0,123 • 0,076 = 0,009 Ом; (3.27)

Х КЛ = x0 кл • lк = 0,06 • 0,076 = 0,005 Ом; (3.28)

R ПР = r0 АПВ • lк = 3,16 • 0,007 = 0,02 Ом; (3.29)

Х ПР = х0 АПВ • lк = 0,09 • 0,007 = 0,0006 Ом; (3.30)

4) Определяем сопротивление петли фаза-нуль:

Z_П= 0,03 Ом; (3.31)

5) Определяем полное сопротивление цепи:

Zц = Zт + Zп = 0,043 + 0,03 = 0,073 Ом;

6) Определяем ток однофазного короткого замыкания:

А;

7) Проверим, обеспечено ли условие надёжного срабатывания защиты:

А;

Как видим Iкз много более чем в три раза превышает номинальный ток автоматического выключателя и, следовательно, при замыкании на корпус автоматический выключатель отключит поврежденную фазу.

3. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Промышленная безопасность

При эксплуатации электроустановок могут иметь место следующие виды опасности:

- поражения электрическим током

- возникновения пожаров и взрывов

- воздействие ионизирующего, радиационного, инфракрасного и ультрафиолетового излучения;

- воздействия вредных веществ, вибрации, ударов, шума;

- воздействия электромагнитных и электростатических полей

- получения ожогов в результате контакта людей с нагретыми до высокой температуры частями оборудования и др.

Для обеспечения безопасности должны быть предусмотрены меры по защите от указанных видов опасности.

Защита от непосредственного прикосновения:

Люди должны быть защищены от опасности которая может возникнуть от соприкосновения с токоведущими частями установки. Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- средствами, не допускающими протекание тока через тело человека; - ограничением тока повреждения, который может протекать через тело, до значения меньшего, чем значение тока поражения.

Защита от косвенного прикосновения:

Люди должны быть защищены от опасности, которая может возникнуть от соприкосновения с открытыми проводящими частями. Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- средствами, не допускающими протекания тока через тело человека;

- ограничением тока повреждения который может протекать через тело до значения меньшего чем значение тока повреждения

- автоматическим отключением питания в случае повреждения изоляции, при котором возникает вероятность протекания тока через тело при соприкосновении с открытыми токоведущими частями, если значение этого тока равно или больше значения тока поражения.

Защита от тепловых воздействий в нормальных рабочих условиях:

При нормальных условиях эксплуатации электрооборудования должна быть исключена опасность получения ожогов людьми или домашними животными.

Защита от сверхтока:

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество должно быть защищено от ущерба, причиняемого высокими температурами или электромеханическими нагрузками, вызываемыми любыми сверхтокам, могущими протекать по токоведущим проводникам.

Эта защита может быть осуществлена одним из следующих способов:

- автоматическим отключением в случае появления сверхтока прежде, чем он достигнет опасного значения и продолжительности;

- ограничением максимального сверхтока до безопасного значения и продолжительности.

Защита от токов повреждения:

Проводящие части, за исключением токоведущих проводников, и любые другие части электроустановки, по которым может протекать ток повреждения, должны быть рассчитаны на протекание этого тока, не сопровождающегося появлением высокой температуры.

Защита от перенапряжения:

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество от любых вредных воздействий в случае замыкания между токоведущими проводниками цепей, питающихся на различных напряжениях.

Люди должны быть защищены от травматизма, а имущество от ущерба, причиненного любыми вероятными сверхвысокими напряжениями или другими причинами (например, грозовыми или коммутационными перенапряжениями).

Защита от пожара (взрыва):

Электроустановки должны иметь такое расположение, которое исключило бы опасность воспламенения горючих материалов из-за высокой температуры или электрической дуги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель данного курсового проекта - изучить проектирование системы электроснабжения производственного цеха на примере участков цеха промышленного предприятия.

В данном курсовом проекте согласно поставленной задаче был произведен расчёт нагрузок токарного, кузнечно-сварочного, заготовительного и литейного участков цеха.

По результатам расчётов нагрузок была выбрана цеховая трансформаторная подстанция, произведен расчёт сечения проводов питающей ЛЭП 10 кB, запроектирована распределительная сеть цеха напряжением 0,4 кВ, выбраны силовые распределительные пункты.

Выбранное оборудование, проводники, аппараты защиты проверены на соответствие по действию токов КЗ.

В заключительной части проекта произведен расчёт зануления для проверки соответствия выбранных проводников и аппаратов защиты оборудования, а также соблюдения мер безопасности при возникновении КЗ на корпус ЭП. Для расчёта зануления был выбран наиболее удалённый электроприёмник - станок.

Графический раздел содержит два листа - план расположения оборудования и однолинейную схему электроснабжения участков цеха.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. С.Е. Коршунов, Н.М. Лернер, Г.П. Синцов СПРАВОЧНИК по монтажу силового и вспомогательного электрооборудования на электростанциях и подстанциях; Под ред. Н.А. Иванова, Н.Г. Этуса. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

3. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003г. - 169с.

4. Правила устройства электроустановок. Издание шестое - М.: Главгосэнергонадзор России. 1998г.