Электротехнический расчет инструментального цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Создание любой системы электроснабжения промышленных предприятий начинается с оценки будущих электрических нагрузок. От качественно проведенной оценки нагрузок на сеть в дальнейшем будет зависеть эффективность выбранной схемы и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий. При оценивании электрических нагрузок на предприятиях необходимо учитывать надежность питания электроприемников, мощность, напряжение, режим работы, род тока.

В настоящее время электроснабжение промышленных предприятий осуществляется на трехфазном переменном токе. Чтобы осуществлять питание нескольких приемников постоянного тока необходимо использовать преобразовательные подстанции, оборудованные агрегатами преобразовательными (ртутные выпрямители, полупроводниковые выпрямители двигатели-генераторы).

Инструментальный цех (ИЦ) предназначен для изготовления и ремонта инструмента, а также для изготовления штампов горячей и холодной штамповки. Для этой цели в цехе предусмотрены: станочное отделение, сварочный участок, производственные, служебные и бытовые помещения. Основное оборудование установлено в станочном отделении: станки различного назначения и подъёмно-транспортные механизмы.

По надежности электроснабжения потребители относятся к 3категории. Для этой категории, электроснабжение должно выполняться от одного источника питания. Для распределения электрической энергии в данном случае применяется магистральная схема. Эта схема имеет свои преимущества: небольшой расход проводов, кабелей, труб, защитной аппаратуры, не требует дополнительных площадей для установки распределительных шкафы.

Количество рабочих смен-2

Грунт в районе цеха - суглинок с температурой 0°С, окружающая среда не агрессивная.

Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 8 м каждый.

Размеры цеха A * B * h = 96 * 56 * 9 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,2 м.

Краткая характеристика объекта

Металлорежущие станки:

P?=Pток *n+Pфрез *n+Pстр *n+Pшлиф *n+Pраст *n+Pзуб *n+Pотр *n

где n- количество.

P?=11*4+7,5*3+18,5*2+5,5*3+18,5*3+22*2+4,5*2=210 кВт

Мостовые краны:

P?=P*n=19*4=76 кВт

Сварочные трансформаторы:

P?=P*n=30*5=150 кВт

Вентиляторы:

P?=P*n=5*4=20 кВт

Электропечи:

P?=P*n=35*2=70 кВт

Компрессоры:

P?=P*n=30*2=60 кВт

Приложение к заданию на курсовое проектирование ЭО инструментального цеха.

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1….4	Токарные станки	11
5…7	Фрезерные станки	7,5
8…9	Строгальные станки	18,5
10…12	Шлифовальные станки	5,5
13…14	Координатно-расточные станки	18,5
15…16	Зубонарезные станки	22
17…18	Отрезные станки	4,5
19…22	Мостовые краны	19	ПВ=60%
23…27	Сварочные трансформаторы	30	Однофазные
28…29	Электропечи	35
30…33	Вентиляторы	5
34…35	Компрессоры	30	ПВ=40%

1. Расчет электрических нагрузок

электрическая нагрузка трансформатор

Все электроприемники группы работают в длительном режиме работы, поэтому Рн = Рпасп.

ШРА-1

Электроприемники группы разбивают на однородные по режиму работы подгруппы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности.

В данной группе электроприемников - 27

1 подгруппа - Станки 18шт.;

2 подгруппа - ПТМ - 4 шт.

3 подгруппа- сварочные аппараты- 5 шт.

По таблицам для каждой группы определяем: Ки , cosц.

1 подгруппа Ки1 = 0,16 cosц1 = 0,6 tgц1 = 1,33

2 подгруппа Ки1 = 0,1 cosц1 = 0,5 tgц1 = 1,73

3 подгруппа Ки1=0,17 cosц1 = 0,65 tgц1 = 1,73

Определяем суммарную активную мощность электроприемников по подгруппам:

?Ру1 = 210 кВт ?Ру2 = 76 кВт ?Ру3=150 кВт

Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену:

Рсм1 = Ки1 * ?Ру1 = 33,6 кВт Рсм2 = Ки1 * ?Ру2 = 7,6 кВт Рсм3= Ки1 * ?Ру3=25,5 кВт

Qсм1 = Рсм1 * tgц1 = 44,6 квар Qсм2 = Рсм2 * tgц1 = 13,1 квар Qсм3= Рсм3 * tgц1=44,1квар

Где Рсм1 - среднесменная активная мощность

Qсм1 - среднесменная реактивная мощность

Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену в целом по группе:

Рсм = Рсм1 + Рсм2 Рсм3 = 66,7 кВт

Qсм = Qсм1 + Qсм2 Qсм3 = 101,8 квар

Определяем значение числа «m» - модуля силовой сборки:

m = Рн max / Pн min = 30/4,5 = 6

где Рн max - максимальная номинальная мощность электропиемника в группе; Рн min - минимальная номинальная мощность электроприемника в группе.

Так как m >3, Ки < 0,2 , n > 5 то эффективное значение электроприемников nэ определяем, используя относительные величины n* и Р*:

n* = n1 / n = 6/18 = 0,33

где n1 - число элекртоприемников, мощность которых больше 0,5 номинальной мощности самого мощного электроприемника.

n - общее число электроприемников.

Р* = Р1 / ?Рн = 180/314 = 0,57

где Р1 - суммарная мощность n1 электроприемников;

?Рн - суммарная мощность всех электроприемников группы.

n* = 0,37

P* = 0,57

По этим значениям из таблицы определяем величину nэ* = 0,81

nэ = n * nэ* = 0,81 * 18 = 14,58 ? 15

По значению Ки и nэ определяем из таблицы Кмакс:

Кмакс = 1,81

Определяем максимальную расчетную активную мощность:

Рмакс = Рсм * Кмакс = 66,7 * 1,81 = 120,7 кВт

Определяем максимальную расчетную реактивную мощность:

Qмакс = К?макс * Qсм = 1,1 * 101,8 = 111,9 квар

где К?макс = 1,1; если nэ ? 10; Ки ? 0,2 и nэ ? 100, в остальных случаях К?макс = 1.

Определяем полную максимальную расчетную мощность:

Sмакс = vР2макс + Q2макс = v120,72+111,92=164,5 кВА

Определяем максимальный расчетный ток:

Iмакс = Sмакс / (v3 * Uн) =164,5 /1,7 * 0,38 = 254 А

ШРА-2

В данной группе электроприемников -

1 подгруппа - электропечи- 2 шт.

2 подгруппа - вентиляторы - 4 шт.

3 подгруппа - компрессоры- 2 шт.

По таблицам для каждой группы определяем: Ки , cosц.

1 подгруппа Ки1 = 0,7 cosц1 = 0,77 tgц1 = 1,23

2 подгруппа Ки1 = 0,17 cosц1 = 0,13 tgц1 = 0,75

3 подгруппа Ки1=0,25 cosц1 = 0,18 tgц1 = 1,18

1.1.2 Определяем суммарную активную мощность электроприемников по подгруппам:

?Ру1 = 70 кВт ?Ру2 = 20 кВт ?Ру3=60 кВт

Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену:

Рсм1 = Ки1 * ?Ру1 = 49 кВт Рсм2 = Ки1 * ?Ру2 = 3,4 кВт Рсм3= Ки1 * ?Ру3=15 кВт Qсм1 = Рсм1 * tgц1 =60,2 квар Qсм2 = Рсм2 * tgц1 = 2,5 квар Qсм3= Рсм3 * tgц1=17,7квар

Где Рсм1 - среднесменная активная мощность

Qсм1 - среднесменная реактивная мощность

Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену в целом по группе:

Рсм = Рсм1 + Рсм2 Рсм3 = 67,4 кВт

Qсм = Qсм1 + Qсм2 Qсм3 =80,4 квар

Определяем значение числа «m» - модуля силовой сборки:

m = Рн max / Pн min = 35/4,5 = 7

где Рн max - максимальная номинальная мощность электропиемника в группе; Рн min - минимальная номинальная мощность электроприемника в группе.

Так как m >3, Ки < 0,2 , n > 5 то эффективное значение электроприемников nэ определяем, используя относительные величины n* и Р*:

n* = n1 / n = 6/18 = 0,33

где n1 - число элекртоприемников, мощность которых больше 0,5 номинальной мощности самого мощного электроприемника.

n - общее число электроприемников.

Р* = Р1 / ?Рн = 180/314 = 0,57

где Р1 - суммарная мощность n1 электроприемников;

?Рн - суммарная мощность всех электроприемников группы.

n* = 0,37

P* = 0,57

По этим значениям из таблицы определяем величину nэ* = 0,81

nэ = n * nэ* = 0,81 * 18 = 14,58 ? 15

По значению Ки и nэ определяем из таблицы Кмакс:

Кмакс = 1,81

Определяем максимальную расчетную активную мощность:

Рмакс = Рсм * Кмакс = 67,4 * 1,81 = 121,9 кВт

Определяем максимальную расчетную реактивную мощность:

Qмакс = К?макс * Qсм = 1,1 *80,4 = 88,4 квар

где К?макс = 1,1; если nэ ? 10; Ки ? 0,2 и nэ ? 100, в остальных случаях К?макс = 1.

Определяем полную максимальную расчетную мощность:

Sмакс = vР2макс + Q2макс = v121,92+88,42=149,8кВА

Определяем максимальный расчетный ток:

Iмакс = Sмакс / (v3 * Uн) =149,8 /1,7 * 0,38 = 230 А

2. Расчет распределительной сети

Цеховые сети должны:

1. Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

2. Быть удобными и безопасными в эксплуатации;

3. Иметь оптимальные технико-экономические показатели;

4. Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

На практике наиболее распространение имеют смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любых категорий электроснабжения.

В проектируемом цехе - магистральная схема.

Приведем расчет распределительной сети цеха. Распределительная сеть отдаленного электроприемника имеет вид:

ШРА-1 5м

2.1 Расчет распределительной сети: Токарные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 11/(1,7 * 0,38 * 0,6) =28,3 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

28,3 ? 31

Выбираем провод АПВ сечением 2,5 мм 2 с Iд = 30А, r0 =5,26; Ом/км, х0 =0,09 Ом /км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 28,3/2,5 = 56,6 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 60 с Iпв = 60 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

31 ? 0,33 * 60 = 19,8

Условие выполняется, значит, плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.2 Расчет распределительной сети: Фрезерные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 7,5/(1,7 * 0,38 * 0,8) =19,3 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

19 ? 21

Выбираем провод АПВ сечением 2,5 мм 2 с Iд = 30 А, r0 =5,26 Ом/км х0=0,09 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 19,3/2,5 = 38,6 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 60 с Iпв = 45 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

21 ? 0,33 * 40 = 13,2

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.3 Расчет распределительной сети: Строгальные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 18,5/(1,7 * 0,38 * 0,6) = 47,7 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

47,7 ? 53,5

Выбираем провод АПВ сечением мм 102 с Iд =60 А, r0 =1,98 Ом/км х0=0,07 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5* 47,7/2,5 = 95,4 А

Выбираем предохранитель ПН2 -100 с Iпв = 100 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

53,5 ? 0,33 *100 =33

Условие выполняется, значит, плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.4 Расчет распределительной сети: Шлифовальные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 5,5/(1,7 * 0,38 * 0,6) = 14,1А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву

Iн ? Iд.

14,1 ? 15,7

Выбираем провод АПВ сечением 1,5 мм 2 с Iд = 15 А, r0=1,28 Ом/км х0=0,06 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 14,1/2,5 = 28,2 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 60 с Iпв =35 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

15,7 ? 0,33 * 35 =11,5

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.5. Расчет распределительной сети:Расточные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 18,5/(1,7 * 0,38 * 0,6) = 47,7 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

47,7 ? 53,5

Выбираем провод АПВ сечением 16 мм 2 с Iд = 80 А, r0 = 1,98 Ом/км х0 = 0,07 Ом /км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 47,7/2,5 = 95,1 А

Выбираем предохранитель ПН2 -100 с Iпв = 100 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

53,5 ? 0,33 * 100 =33

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.6. Расчет распределительной сети: Зубонарезные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 22/(1,7 * 0,38 * 0,6) = 55,7 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

55,7 ? 62,3

Выбираем провод сечением АПВ 16мм2 с Iд = 70 А, r0 =1,98 Ом/км х0 = 0,07 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 55,7/2,5 = 111 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 200 с Iпв = 125 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

62,3 ? 0,33 * 120 = 39,6

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.7 Расчет распределительной сети: Отрезные станки

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 4,5/(1,7 * 0,38 * 0,6) = 11,6 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

11,6 ? 12,9

Выбираем провод АПВ сечением 1,5 мм 2 с Iд = 15 А, r0 = 0,34 Ом/км х0 = 0,06 Ом /км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 11,6/2,5 =23,2 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 60 с Iпв = 25 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

12,9 ? 0,33 * 25 = 8,2

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.8 Расчет распределительной сети: Мостовые краны

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 19/(1,7 * 0,38 * 0,5) = 57,8 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

57,8 ? 64

Выбираем провод АПВ сечением 10 мм 2 с Iд = 60 А, r0 = 3,16 Ом/км х0 = 0,07 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 57,8/2,5 =115,6 А

Выбираем предохранитель ПР2 -200 с Iпв = 120 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

64 ? 0,33 * 120 = 39,6

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.9. Расчет распределительной сети: Сварочные трансформаторы

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 30/(1,7 * 0,38 * 0,65) = 77,4 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

77,4 ? 86

Выбираем провод АПВ сечением 25 мм 2 с Iд = 80 А, r0 = 5,26 Ом/км х0 = 0,09 Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 77,4/2,5 = 154,8 А

Выбираем предохранитель ПР2 -200 с Iпв = 160 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

80 ? 0,33 * 160 =52,8

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

ШРА-2

2.10 Расчет распределительной сети Электропечи

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 35/(1,7 * 0,38 * 0,77) = 69,1 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

69,1 ? 77,3

Выбираем провод АПВ сечением 25 мм 2 с Iд = 80 А, r0 = - Ом/км х0 = - Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 69,1/2,5=138,2 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 200 с Iпв = 160 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

77,3 ? 0,33 * 140 = 46,2

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.11 Расчет распределительной сети: Вентиляторы.

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 5/(1,7 * 0,38 * 0,13) =58,5 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

58,5 ? 65,5

Выбираем провод АПВ сечением 15 мм 2 с Iд = 60 А, r0 = - Ом/км х0 = - Ом/км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 58,5/2,5 =117 А

Выбираем предохранитель ПР2 - 200 с Iпв = 120 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

65,5 ? 0,33 * 120 = 13,2

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

2.12 Расчет распределительной сети: Компрессоры.

Определяем номинальный ток:

Iн = Рн / (v3 * Uн * cosц) = 30/(1,7 * 0,38 * 1,18) =39,3 А

Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:

Iн ? Iд.

39,3 ? 44

Выбираем провод АПВ сечением 15 мм 2 с Iд = 60 А, r0 = - Ом/км х0 = - Ом /км

Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям:

Iпв ? Iр;

Iпв ? Iпик /б;

Iпик = к * Iн;

б = 2,5;

Iпв > к * Iн / 2,5 = 5 * 39,3/2,5 =78,6 А

Выбираем предохранитель ПН2 - 100 с Iпв = 80 А.

Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие:

Iдоп ? кз * Iза;

44 ? 0,33 * 80 = 26,4

Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.

3. Выбор шинопровода

по ШРА-1

Шинопровод марки ШРА4-250-32-У3 на номинальный ток I=260А

1. Электродинамическая стойкость ударному току КЗ =15кА

2. Сечение шин 35х5 мм

3. Активное сопротивление на фазу. R=0,21 Ом/км

4. Индуктивное сопротивление на фазу. R=0,21 Ом/км

5. Полное сопротивление на фазу. R=0,24 Ом/км

6. Линейная потеря напряжения на 100м U=6,5

7. Степень защиты ГОСТ 14254-80 IP32

по ШРА-2

Шинопровод марки ШРА4-100-44-У3 на номинальный ток I=250А

1. Электродинамическая стойкость ударному току КЗ =7кА

2. Сечение шин 3,55х11,2 мм Индуктивное сопротивление на фазу. R=0,21 Ом/км

3. Активное сопративлние на фазу:

4. Индуктивное сопротивление на фазу. R=0,21 Ом/км

5. Полное сопротивление на фазу. R=0,24 Ом/км

6. Линейная потеря напряжения на 100м U=6,5

7. Степень защиты ГОСТ 14254-80 IP44

4. Расчет силовой сети от КТП до ШРА

Силовая питающая сеть от КТП до ШРА имеет следующий вид:

КТП ШРА

4.. Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода:ШРА- 1

Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1.

Iмакс = 254 А

Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АППВ сечением 150 мм 2 с Iдоп = 260 А.

Iмакс ? Iдоп;

254 ? 260

Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик = Iпуск + (Iмакс - Ки * Iном);

Iпв ? Iпик / б;

Iпв ? Iр;

где Iном и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик = 77,4*5 + (254 - 0,17 * 77,4) = 627 А

Iпв ? 627/2,5 = 251,8 А

Принимаем предохранитель ПР2 - 350 с Iпв = 260 А.

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условию:

Iдоп ? кз * Iза;

260 ? 0,33 * 260 = 85,8А.

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩР - 70М с рубильником на номинальный ток Iном = 260 А

4.2 Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: ШРА -2

Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1.

Iмакс = 230 А

Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АВВГ сечением 120 мм 2 с Iдоп = 250 А.

Iмакс ? Iдоп;

230 ? 257

Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик = Iпуск + (Iмакс - Ки * Iном);

Iпв ? Iпик / б;

Iпв ? Iр;

где Iном и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик = 69*5 + (230 - 0,7 * 69) =526 А

Iпв ? 526/2,5 = 210,5 А

Принимаем предохранитель ПР2 - 350 с Iпв = 225 А.

Выбранный поредохранитель должен удовлетворять условию:

Iдоп ? кз * Iза;

153 ? 0,33 * 225 = 74,5

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩР - 70М с рубильником на номинальный ток

Iном = 250 А

4.3 Производим расчет силовой питающей линии для шинопроводов: РП

Максимальный расчетный ток для линии берем из таблицы 1.

Iмакс = 484 А

Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току из таблицы 1.

Принимаем кабель марки АВВГ сечением 185 мм 2 с Iдоп = 510 А.

Iмакс ? Iдоп;

484 ? 510

Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:

Iпик = Iпуск + (Iмакс - Ки * Iном);

Iпв ? Iпик / б;

Iпв ? Iр;

где Iном и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.

Iпик = 278,5 + (484 - 0,2 * 55,7) = 751 А

Iпв ? 751 /2,5 = 300,4 А

Принимаем предохранитель ПР2 -350 с Iпв = 350 А.

Выбранный предохранитель должен удовлетворять условию:

Iдоп ? кз * Iза ;

510 ? 0,33 * 350 = 115А

В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩР - 70М с рубильником на номинальный ток

Iном = 500А

5. Расчет мощности осветительной установки

Для освещения помещения цеха применяем люминесцентные лампы. Требуемая освещенность Е = 300 лк. Для 100 лк. Руд = 5,4 Вт / м 2 .Коэффициент спроса Кс = 0,95 коэффициент мощности cosц = 0,95, следовательно, tgц = 0,33

Удельная мощность осветительной установки

Pуд = ( 300 / 100) * Руд = 3 * 5,4 = 16,2 Вт/м2

Находим площадь всей освещаемой поверхности: S = 96*56 = 5376 м2

Определяем суммарную установленную мощность ламп по всему цеху:

Руст = Руд * S = 5376 * 16,2 = 88091 Вт

Определяем максимальную расчетную активную мощность осветительной установки:

Рmax = Kc * Pуст * 1,2 = 0,95 *88091 * 1,2 = 99,2 кВт

Определяем максимальную расчетную реактивную мощность осветительной установки:

Qmax = Pmax * tgц = 99,2 * 0,33 = 32,7 квар

Определяем полную максимальную расчетную мощность осветительной установки:

Smax = vPІmax + QІmax = v99,22 + 32,72 = 104,5 кВА

6 Расчет осветительной установки вспомогательных помещений

6.1 Трансформаторная подстанция (ТП)

S=*6=48м2

N =W*S/Pл , где W f (h, S, E), W f (3,2м; 256м2; 100лк) ; E=100лк, тогда W=6

N =6*48/80=3,6

Выбираем 4светильника ЛПО-0,2-2*40

6.2 Бытовка и вентиляционная

S=8*6=48м2

N =W*S/Pл , где W f (h, S, E); E=100лк, тогда W=6

N =6*48/80=3,6

Выбираем 4 светильника ЛПО-0,2-2*40

6.3 Инструментальная

S=6*6=36м2

N =W*S/Pл , где W f (h, S, E); E=150лк, тогда W=9

N =9*36/160=2,025

Выбираем 2 светильника ЛПО-0,4- 4*40

6.4 Щитовая

S=6*5=30м2

N =W*S/Pл , где W f (h, S, E); E=100лк, тогда W=6

N =6*30/80=2,25

Выбираем 2светильника ЛПО-0,2-2*40

6.5 Сварочное отделение

S=8*10=80м2

N =W*S/Pл , где W f (h, S, E), W f (3,2м; 80м2; 100лк) ; E=150лк, тогда W=9

N =9*80/80=9

Выбираем 9 светильников ЛПО-0,2-2*40

Все табличные значения взяты из книги “Расчет и проектирование осветительных установок” Шеховцов В.П.

7. Аварийное освещение

В данном цехе в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), правилами технологической эксплуатации (ПТЭ) и строительными нормами и правилами (СН и П) предусмотрено аварийное освещение.Рабочее и аварийное освещение во всех помещениях, на рабочих местах, открытых пространствах должно обеспечивать освещенность в соответствии с установленными требованиями.

Применяемые при эксплуатации ЭУ светильники рабочего и аварийного освещения должны быть только заводского изготовления и соответствовать требованиям государственных стандартов и технических условий. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения знаками и окраской.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны питаться от независимых источников.

Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в производственных зданиях должны быть присоединены к сети, не связанной с сетью рабочего освещения, начиная распределительного пункта освещения или, при наличии только одного ввода, начиная от вводного распределительного устройства.

При отнесении всех или части светильников освещения безопасности и эвакуационного освещения к особой группе первой категории по надежности электроснабжения необходимо предусматривать дополнительное питание этих светильников от третьего независимого источника. Применение для рабочего освещения, освещения безопасности и эвакуационного освещения общих групповых щитков, а также установка аппаратов управления рабочим освещением, освещением безопасности и эвакуационным освещением, за исключением аппаратов вспомогательных цепей (например сигнальных ламп, ключей управления), в общих шкафах не допускается.

8. Выбор компенсирующей установки

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос о компенсации реактивной мощности.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.

Компенсация реактивной мощности с одноимённым улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращений потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятий.

С точки зрения экономии электроэнергии и регулирования напряжения компенсацию реактивной мощности наиболее целесообразно осуществлять у его потребителей.

К сетям напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки низкого напряжения обычно не превышает 0,8. Сети напряжением 380 В электрически более удалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сети НН требует увеличения сечений проводов и кабелей, повышения мощности трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощности.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно уменьшить или даже устранить, если осуществлять компенсацию реактивной мощности в сети НН с помощью синхронных двигателей и конденсаторных батарей.

В данном проекте для компенсации реактивной мощности применяются статические конденсаторные установки.

Компенсации реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosц = 0,92 ч 0,95.

Находим величину реактивной мощности компенсирующей установки.

Qку = б * Pmax * (tgц - tgцк)

где б - коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным образом, принимается 0,9

tgц - коэффициент реактивной мощности до компенсации

tgц = Qmax/ Pmax =88,4/121,9 = 0,72

tgцк - коэффициент реактивной мощности после компенсации. Если задаемся cosцк = 0,94, то тогда tgцк = 0,36

Qку = б * Pmax * (tgц - tgцк) = 0,9 * 121,9 * (0,72 - 0,36) =39,4 квар

По полученному значению Qку выбираем конденсаторную установку

УКЗ - 0,38 - 40 мощностью 40 квар

Определяем общую максимальную реактивную мощность цеха с учётом компенсирующей установки.

Qобш = Qmax - Qку =88,4 - 39,4 = 49 квар

Определяем полную мощность цеха с учётом компенсирующей установки

Smax = v Pmax2 + Qобш2 = v121,92+ 492 =131 кВА

Определяем коэффициент мощности cosц:

cosц = Pmax/ Smax = 121,,9/131 = 0,93

Что удовлетворяет требованиям ПУЭ, следовательно, компенсирующая установка выбрана верно.

9. Выбор силового трансформатора

Выбор мощности трансформатора производим исходя из расчетной мощности цеха.

В данном проекте рассматривается инструментальный цех, полная расчетная мощность которого с учетом компенсации состовляет Sнн = 94,6 кВА.

Электроприемники этого цеха относятся к 3 категории надежности электроснабжения это

позволяет применить однотрансформаторную подстанцию.

Выбор мощности цеховых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован.

Для питания цеховых электроприёмников, применяют комплектные трансформаторные подстанции. Обычно они внутрецеховые или пристроенные, так как источник питания выгодно держать ближе к центру нагрузок.

Выбор трансформатора осуществляется по формуле:

St= v(P1+P2+Pосв)2 +(Q1+Q2+Qосв)2= v (120,7+121,9+99,2)2+(111,9+84,4+32,7)2=574,8 кВА

S=St/N**Кз=223,1/1*0,65=373 кВА

где St-суммарная максимальная мощность по ШРА-1,2

I0= St/v3*Uном =223,1/1,73*10=12,8 А

Uном - номинальное напряжение принимаем 10 кВ

Выбираем трансформатор ТМ400/10/0,4, рассчитанный на 400 кВА. Шкаф ВН-ВВ-КРН-8.

Проверяем коэффициент нагрузки трансформатора:

Кз = Sном/S=223,1/373,2=0,6

Так как коэффициент нагрузки 0,6 подключать дополнительные потребители электроэнергии разрешается.

10. Расчёт заземляющего устройства

При расчёте заземляющего устройства определяются тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Этот расчёт производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ.

В качестве заземлителя применяем металлические прутки диаметром 12 мм и длиной 5м.

Расстояние между прутками 5м.

Располагаем, прутки по периметру здания и соединения между собой стальными полосами 40х4 мм сечением.

Почва - суглинок (сизм = 100 Ом * м)

Грунт средней влажности, х = 1

Периметр контура заземления.

P = 2 * (a + b)

P - периметр здания

a - длина здания

b - ширина здания

P = 2 * (a + b) = 2 * (96 + 56) = 304м2

Определяем число электродов для контура заземления.

N =P/L

N - число электродов

L - растояние между электродами

L = 5м.

N = P/L = 304/5 = 61 шт.

Определяем сопротивление одиночного заземлителя.

R1 = 0,227 * с1

с1 = сизм * ш

ш = 1,5

R1 - сопротивление одного электрода

с1 - удельное сопротивление грунта с учётом повышения.

сизм - измеренное сопротивление грунта.

ш - коэффициент повышения сопротивления.

с1 = 100 * 1,5 = 150 Ом * м

R1 = 0,227 * 150 = 34,5

R = R1/N * з

з - коэффициент экранирования

з = 0,42

R = 34,5/61 * 0,42 = 1,3 Ом.

Контур заземления имеет сопротивление 1,3 Ом, что соответствует нормативам (норма не более 4 Ом).

Заключение

В данном курсовом проекте мною была проделана следующая работа:

1. Разбив электроприемники на однородные по режиму работы подгруппы, произвел расчет электрических нагрузок на каждом шинопроводе. Полученные результаты занес в таблицу.

2. Выполнил расчет распределительной сети, выбрав к каждому ЭП провод, и предохранитель.

3. По максимальному току нагрузки выбрал шинопровод.

4. Произвел расчет силовой питающей линии для ШРА-1, ШРА-2 и РП-1, РП-2.

5. Совершил расчет мощности осветительной установки

6. Выбор компенсирующей установки. Для компенсации реактивной мощности применяются статические конденсаторные установки.

7. Выбрал силовой трансформатор типа ТМ-400/10/0,4 с Sном=400кВА

8. Выполнил расчет заземляющего устройства, при этом определив тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников.

Список литературы

1. Александоров К.К. Электротехнические чертежи и схемы. 2000г

2. Ангарова Т.В. справочник по электроснабжению промышленных предприятий. 1991г

3. Астахов Б.А справочник по электроустановкам высокого напряжения 1999г

4. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооуружений РД 34.21.122-87

5. Шеховцов В.П. справочник-пособие по ЭО и ЭСН 1994г

6. Смирнов А.Д справочник книжка энергетика 1997г

7. Рожкова Л.Д., Козулин В.С электрооборудование станций и подстанций. 1997г

Размещено на Allbest.ru