Разработка схем электроснабжения цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине

"Электроснабжение промышленных предприятий"

РАЗРАБОТКА СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

Выполнил студент

Курганов А.А.

Руководитель проекта

Бараненко Т.

Мариуполь 2012



Содержание

Введение

Исходные данные

1. Краткая характеристика потребителей

2. Расчёт электрических нагрузок

3. Выбор числа и мощностей цеховых трансформаторов

4. Определение центра электрических нагрузок. Построение картограммы нагрузок

5. Выбор напряжения распределительной сети

6. Выбор схемы распределения и её расчёт

7. Выбор кабелей и кабельных перемычек

8. Проверка кабелей по потере напряжения

9. Определение пиковых токов ШМА, ШРА, СП

10. Расчёт токов короткого замыкания

11. Выбор предохранителей и автоматических выключателей

Заключение

Список литературы



Введение

В данном курсовом проекте предстоит разработать две схемы электроснабжения цеха и сравнить их технико-экономические показатели, принять наиболее приемлемый вариант.

При разработке курсового проекта необходимо учитывать то, что система электроснабжения должна обладала высокими технико-экономическими показателями и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.

Таким образом, в процессе выполнения курсового проекта проектант получает опыт практического проектирования. Перед студентом ставится реальная задача - он оказывается лицом к лицу с проблемой, которую необходимо разрешить. Он приобретает понятия об основных проблемах, задачах и целях проектирования.

электроснабжение кабель ток трансформатор



Исходные данные на курсовой проект

Наименование электроприемников, их количество и мощности:

Таблица 1 - Исходные данные на курсовой проект

№	Наименование ЭП	Номер на плане	Мощность	шт.
1	Вертикально-фрезерный	1-13	17	11
2	Горизонтально-расточный	14-19	28	6
3	Горизонтально-проточный	20-25	17	4
4	Горизонтально-шлифовальный	26-27	34	2
5	Горизонтально-фрезерный	28-40	42	10
6	Токарно-револьверный	41-48	40	8
7	Токарно-винторезный	49-53	25	4
8	Радиально-сверлильный	54-61	20	8
9	Безцентрошлифовальный	62-63	35	2
10	Токарный с ЧПУ	64,66	16	3
11	Вентустановка	69-70	8	2
12	Нагревательная электропечь	71-73	56	3
13	Вентустановка	74-76	9	3
14	Электротермическая печь	77-78	38	2
15	Электромаслянная ванна	79-80	47	2
16	Электропечь	81-82	72	2
17	Сварочные шовные роликовые	85-90	100	3
18	Точечные стационарные	91-93	150	3
19	Сварочные точечные машины	94-96	80	3
20	Сварочные стационарные	97-99	60	3
21	Сварочн. стационарн. рельефн.	100-103	125	3
22	Вентустановка	118-119	39	2
23	Кран, кВт	30
24	Зона перемещения крана, участок	А1-Г5; Г1-А5
25	Длина питающей линии, км	0,4
26	Сеть высокого напряжения, кВ	10



1. Краткая характеристика потребителей

Цех состоит из трёх отделений: металлосборочноеметаллосборочный отделение, сварочное отделение, термическое отделение. У каждого отдела своё назначение. В металлосборочном отделе установлены металлообрабатывающие станки. Они предназначены для изготовления деталей из металла. В сварочном отделении установлены сварочные автоматы. Они предназначены для проведения сварочных работ, необходимых для производственного цикла. В термическом отделении установлены нагревательные установки. Они реализуют технологический процесс, связанный с нагревом деталей.

Потребители № 1 - 66 это металлообрабатывающие станки. В качестве привода на таких станках используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Питание двигателей производится током промышленной частоты. Характер нагрузки - равномерный. Данную категорию ЭП можно отнести ко 2-ой категории потребителей: приемники, перерыв в электроснабжении которых связан с недоотпуском продукции, простоем работ, механизмов, промышленного транспорта.

Потребители № 69, 70, 74-76, 118, 119 это вентустановки. Агрессивной среды в цехе нет, поэтому отнесем вентустановки к потребителям 2-ой категории. Потребители этой группы создают нагрузку, равномерную и симметричную по трем фазам. Толчки нагрузки имеют место только при пуске.

Потребители № 85-102 - электросварочные установки. С точки зрения надежности питания сварочные установки относятся к приемникам электроэнергии 2-ой категории. Они представляют собой однофазную нагрузку с повторно-кратковременым режимом работы, неравномерной нагрузкой фаз.

Потребители №71-73, 77-84 представляют собой электрические печи и электротермические установки. Для этих ЭП характерно то, что они являются потребителями 2-ой категории.

2. Расчёт электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок производится методом расчетного коэффициента. Данный метод расчета позволяет определить электрические нагрузки электроприемников напряжением до 1000 В. Приведём алгоритм расчёта для вертикально-фрезерного станка.

1. Номинальная мощность электроприёмника

2. Количество электроприемников, ;

3. По справочнику определяем величину коэффициента использования

, а так же

4. Находим мощность группы ЭП так:

5. Определяем среднюю (активную и реактивную) мощности данной группы электроприемников:

6. Найдём значение величины

Аналогичный расчет выполняем для всех остальных видов приемников, за исключением сварочной нагрузки. Полученные данные сводим в таблицу 1.

7. Определяем суммарную мощность

8. Определим эффективное число электроприемников:

9.Средневзвешенный коэффициент использования:

Расчётный коэффициент определяется в зависимости от значений . Значение определяется для магистрального шинопровода имеем:

При

10.Расчётные значения для групп электропиёмников

С учётом осветительной и сварочной нагрузок:

Полученные данные заносим в таблицу 2.1.

Расчёт эквивалентной сварочной трёхфазной нагрузки

Все машины контактной электросварки являются однофазными с повторно-кратковременным режимом работы.

Расчет электрических нагрузок машин контактной сварки производится по полной мощности; за расчетную нагрузку по нагреву принимается среднеквадратичная нагрузка.

Таблица 2.1 - Расчёт нагрузок для выбора цехового трансформатора и магистрального шинопровода

Наименование ЭП
Вертикально-фрезерный	17	11	187	0,12	0,4	2,29	22,44	51,39	3179
Горизонтально-расточный	28	6	168	0,17	0,65	1,17	28,56	33,42	4704
Горизонтально-проточный	17	4	68	0,14	0,5	1,73	9,52	16,47	1156
Горизонтально-шлифовальный	34	2	68	0,14	0,6	1,33	9,52	12,66	2312
Горизонтально-фрезерный	42	10	420	0,14	0,5	1,73	58,80	101,72	17640
Токарно-револьверный	40	8	320	0,18	0,65	1,17	57,60	67,39	12800
Токарно-винторезный	25	4	100	0,12	0,4	2,29	12,00	27,48	2500
Радиально-сверлильный	20	8	160	0,14	0,4	2,29	22,40	51,30	3200
Безцентрошлифовальный	35	2	70	0,2	0,65	1,17	14,00	16,38	2450
Токарный с ЧПУ	16	3	48	0,14	0,4	2,29	6,72	15,39	768
Вентустановка	8	2	16	0,65	0,8	0,75	10,40	7,80	128
Нагревательная электропечь	56	3	168	0,8	0,95	0,33	134,40	44,35	9408
Вентустановка	9	3	27	0,65	0,8	0,75	17,55	13,16	243
Электротермическая печь	38	2	76	0,8	0,95	0,33	60,80	20,06	2888
Электромаслянная ванна	47	2	94	0,8	0,95	0,33	75,20	24,82	4418
Электропечь	72	2	144	0,8	0,95	0,33	115,20	38,02	10368
Вентустановка	39	2	78	0,65	0,8	0,75	50,70	38,03	3042
Кран	14,5	1	14,5	0,2	0,6	1,33	2,90	3,86	210,25
Итого		75	2226,5				708,71	583,69	81414,25	61,00	0,70	496,10	408,58	642,69
Осветительная НГ												45,36	14,91
Сварочная НГ												75,20	100,25
Итого по цеху												616,66	523,74	809,06	1167,8

Таблица 2.2 - Исходные данные для расчета электрических нагрузок машин контактной сварки

Наименование ЭП
Сварочные шовные роликовые	3	100	0,55	0,04	0,8	9,6	48
Точечные стационарные	3	150	0,55	0,04	1	18	90
Сварочные стыковые точечные	3	80	0,55	0,03	1	7,2	41,4
Сварочные стационарные	3	60	0,55	0,03	1	5,4	31,2
Сварочные стационарные рельефные	3	125	0,55	0,05	0,7	13,125	58,68

1. Распределяем сварочную нагрузку по парам фаз:

2. Средняя нагрузка каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.



3.Средняя нагрузка каждой пары фаз, например, АВ:

4.Среднеквадратичная нагрузка каждой сварочной машины:

5.Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз, например, АВ, определяется по формуле:

6. Находим расчётную трёхфазную нагрузку:

7. Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам:

Полученные значения заносим в таблицу 2.1.

Расчет осветительной нагрузки

Осветительная нагрузка рассчитывается по удельной нагрузке на единицу производственной площади:

Площадь цеха:



Расчетная активная нагрузка:

где - удельная электрическая нагрузка на единицу производственной площади, кВт/. Примем, что и освещение производится люминесцентными лампами с

Расчетная реактивная нагрузка:

Полученные значения заносим в таблицу 1.1.

Расчёт нагрузки крана

Кран имеет три двигателя: тележки, моста, подъема.

Соотношения мощностей 1:2:3. Мощность крана 30 кВт

Мощность тележки:

Мощность моста:

Мощность подъема:

Коэффициенты включения:

для тележки

для моста

для подъема

Номинальная мощность крана:

Полученные значения заносим в таблицу 2.1.

3. Выбор числа и мощностей цеховых трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

Цеховые трансформаторы выбираются с учетом таких факторов:

1. категории надёжности электроснабжения потребителей;

2. компенсации реактивной мощности;

3. перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах.

Нагрузка цеха - это большей частью потребители 2-ой категории. Т.е. допускается перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП. Поскольку для потребителей перерыв электроснабжения допускается, есть резервирование по стороне 0,4 кВ то применяем однотрасформаторную подстанцию. Для однотрансформаторной подстанции, в случае взаимного резервирования на низшем напряжении, принимаем .

Выбор мощности силового трансформатора КТП производится с учётом компенсации реактивной мощности. Исходные данные для расчёта мощности берём из таблицы 1.1.

При выборе номинальной мощности цехового трансформатора делаем допущении, что вся реактивная мощность скомпенсирована. Поэтому мощность трансформатора определяется по активной расчётной нагрузке:

где - количество трансформаторов, равное 1;

- коэффициент загрузки, равный 0,8.

Выбираем трансформатор типа ТМ-1000/10

Поскольку предварительно делалось допущение о том, что вся реактивная мощность была скомпенсирована, то теперь, зная номинальную мощность трансформатора и активную мощность, передаваемую через него, найдём реактивную мощность, которую целесообразно пропустить через трансформатор в сеть низкого напряжения:

Первая составляющая мощности батареи конденсаторов в сети напряжением до 1000 В:



Вторая составляющая мощности батареи конденсаторов, определяемая в целях оптимального снижения потерь в трансформаторе и снижении потерь в сети 6 (10) кВ:

где - коэффициент, зависящий от расчётных параметров и схемы питания цеховой ТП. Выбираем по стр.107

При объединенной энергосистеме Центра, Северо-запада, Юга, количестве рабочих смен принимаем по стр.108

При длине питающей линии 0,4 км принимаем по стр.109

При магистральной сети принимаем по стр. 107

По выбираем стандартные компенсирующие устройства:

Реальный коэффициент загрузки трансформатора с учётом КУ:



4. Определение центра электрических нагрузок. Построение картограммы нагрузок

Место расположения КТП оказывает существенное влияние на систему цехового электроснабжения, суммарную длину линий, связывающих источник питания с отдельными потребителями. Поэтому, при изменении местоположения подстанции изменяются суммарные капитальные вложения, потери электроэнергии. КТП стараются расположить как можно ближе к центру электрических нагрузок (ЦЭН).

Координаты ЦЭН определяются так:

координаты и - координаты центра группы однородных электроприемников.

Расчет координат ЦЭН сводим в таблицу 4.1.

ЦЭН имеет координаты:

Картограмма нагрузок состоит из окружностей. Площадь, ограниченная каждой из этих окружностей , равна нагрузке , кВт соответствующей нагрузке группы электроприёмников.



откуда радиус окружности , мм определяется как:

где - масштаб для определения площади круга, .

Находим наиболее мощную группу электроприёмников. Строим для них свою окружность. Измеряем радиус окружности пересчитываем масштаб:

Наиболее мощная группа ЭП - это горизонтально-фрезерные станки.

Находим радиус окружности для заданной группы ЭП:

Находим масштаб:



Таблица 4.1 - Расчёт ЦЕН

№ п/п	наименование ЭП	№ на плане
1	Вертикально-фрезерный	1-11	17	11	187	30,5	52,5	5703,5	9817,5
2	Горизонтально-расточный	14-19	28	6	168	13,5	44,5	2268	7476
3	Горизонтально-проточный	20-23	17	4	68	37	45	2516	3060
4	Горизонтально-шлифовальный	26-27	34	2	68	54	45	3672	3060
5	Горизонтально-фрезерный	28-37	42	10	420	30	35,5	12600	14910
6	Токарно-револьверный	41-48	40	8	320	50	26	16000	8320
7	Токарно-винторезный	49-52	25	4	100	13,5	30,5	1350	3050
8	Радиально-сверлильный	54-61	20	8	160	12,5	24,5	2000	3920
9	Безцентрошлифовальный	62-63	35	2	70	26,5	24,5	1855	1715
10	Токарный с ЧПУ	64-66	16	3	48	33	26	1584	1248
11	Вентустановка	69	8	1	8	2	20	16	160
12	Вентустановка	70	8	1	8	58	20	464	160
13	Нагревательная электропечь	71-73	56	3	168	8	16	1344	2688
14	Вентустановка	74	9	1	9	2	18	18	162
15	Вентустановка	75	9	1	9	2	2	18	18
16	Вентустановка	76	9	1	9	22,5	2	202,5	18
17	Электротермическая печь	77-78	38	2	76	20	10	1520	760
18	Электромаслянная ванна	79-80	47	2	94	9	7	846	658
19	Электропечь	81-82	72	2	144	3,5	9	504	1296
20	Вентустановка	118	39	1	39	25	2	975	78
21	Вентустановка	119	39	1	39	58	2	2262	78
22	Сварочная шовная роликовая	85-87	55	3	165	35	3,5	5775	577,5
23	Точечная стационарная	91-93	82,5	3	247,5	53	4,5	13117,5	1113,75
24	Сварочные точечные	94-96	44	3	132	34	14,5	4488	1914
25	сварочные стационарные	97-99	33	3	99	51,5	14,5	5098,5	1435,5
26	Сварочные стационарные рельефные	100-102	68,75	3	206,25	33,5	8	6909,375	1650
	Суммарные				3061,75	30,4	22,65	93106,38	69343,3

Рисунок 4.1-Построение ЦЕН, картограммы электрических нагрузок

5. Выбор напряжения распределительной сети

Выбор напряжения зависит от значения номинального напряжения электроприёмников, находящихся в цехе. В исходном механосборочном цехе большинство потребителей - металлообрабатывающие станки. Приводом у станков - асинхронные станки с короткозамкнутым ротором. Такие двигатели работают с номинальным напряжением 380 В. Также имеется сварочная нагрузка, которая работает с 220-380 В. Поэтому напряжение 660 В использовать не можем. Также в состав электроприёмников есть электротермические установки. При их питании используется напряжение 380 В. Поэтому нельзя применить напряжение 220 В. Номинальное напряжение цеховой сети принимаем 380 В.

6. Выбор схемы распределения и её расчёт

Рассмотрим вариант исполнения схемы электроснабжения цеха (рис. 6.1). Станочное отделение питается от ШРА-1,2,3; термическое отделение питается от одного ШРА, сварочное отделение питается от трёх СП.

Выбираем шинопроводы, кабельные линии, выключатели, предохранители. Расчёт нагрузок для выбора распределительных шинопроводов производится методом расчётного коэффициента, алгоритм приведён в пункте 2. Расчет производится в табличной форме.

Рисунок 6.1-ИсполнениеВторой вариант исполнения цеховой сети

Выбор силовых пунктов сварочного отделения

Силовые пункты выбираются по расчётному току. За расчётную нагрузку принимается среднеквадратическая.

Выбор СП-1

Таблица 6.1 - Исходные данные для выбора СП-1

Наименование ЭП
Сварочные стыковые точечные	3	80	0,55	0,03	1	7,2	49,36
Сварочные стационарные рельефные	3	125	0,55	0,05	0,7	13,125	44,61

1. Распределяем сварочную нагрузку по фазам:

3. Средняя нагрузка каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.

3.Средняя нагрузка каждой пары фаз, например, АВ:



4.Среднеквадратичная нагрузка каждой сварочной машины:

5.Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз, например, АВ, определяется по формуле:

6. Находим расчётную трёхфазную нагрузку:



7. Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам:

Выбираем СПУ 62-5/1. число отходящих присоединений и номинальные токи предохранителей.

Выключатель А3710Б

Выбор СП-2

Таблица 6.2 - Исходные данные для выбора СП-2

Наименование ЭП
Точечные стационарные	3	150	0,55	0,04	1	18	90
Сварочные стационарные	3	60	0,55	0,03	1	5,4	31,2

1. Распределяем сварочную нагрузку по фазам:



2. Средняя нагрузка каждой машины:

- коэффициент загрузки i-той сварочной машины;

- коэффициент включения i-той сварочной машины.

3.Средняя нагрузка каждой пары фаз, например, АВ:

4.Среднеквадратичная нагрузка каждой сварочной машины:

5.Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз, например, АВ, определяется по формуле:

6. Находим расчётную трёхфазную нагрузку:

7. Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам:

Кроме сварочной нагрузки к СП-2 подключены вентустановка, с Суммируем сварочную нагрузку и нагрузку вентустановки.

Выбираем СПУ 62-5/1. число отходящих присоединений и номинальные токи предохранителей.

Выключатель А3720Б

Выбор СП-3

Таблица 6.3 - Исходные данные для выбора СП-3

Наименование ЭП
Сварочные шовные роликовые	3	100	0,55	0,04	0,8	9,6	48

1. Распределяем сварочную нагрузку по фазам:

2.Среднеквадратичная нагрузка каждой сварочной машины:

Поскольку на СП-3 подключены 3 однотипных сварочных машины, то нагрузка полностью симметрична, и за расчётную трёхфазную принимаем:

4. Расчетную активную и реактивную нагрузки находим по формулам:

Кроме сварочной нагрузки к СП-3 подключены вентустановка, с Суммируем сварочную нагрузку и нагрузку вентустановки.

Выбираем СПУ 62-3/1. число отходящих присоединений и номинальные токи предохранителей.

Выключатель А3720Б

Таблица 6.4 - Расчёт ШРА-1. Схема - 2.

Наименование ЭП
Вертикально-фрезерный	17	11	187	0,12	0,4	2,29	22,44	51,39	3179
Горизонтально-расточный	28	6	168	0,17	0,65	1,17	28,56	33,42	4704
Горизонтально-проточный	17	4	68	0,14	0,5	1,73	9,52	16,47	1156
Горизонтально-шлифовальный	34	2	68	0,14	0,6	1,33	9,52	12,66	2312
Суммарные-Средневзвешенные		23	491	0,14			70,04	113,94	11351	21,2	1,31	91,75	149,26	175,2	252,9

Выбираем шинопровод ШРА 73УЗ - 250

Выключатель А3730Б

Таблица 6.5 - Расчёт ШРА-2. Схема - 2.

Наименование ЭП
Горизонтально-фрезерный	42	10	420	0,14	0,5	1,73	58,80	101,72	17640
Токарно-винторезный	25	4	100	0,12	0,4	2,29	12	27,48	2500
Суммарные-Средневзвешенные		14	520	0,13			70,8	129,2	20140	13,4	1,49	105,5	130,69	168	242,4

Выбираем шинопровод ШРА 73УЗ - 250

Выключатель А3720Б

Таблица 6.6 - Расчёт ШРА-3. Схема - 2.

Наименование ЭП
Радиально-сверлильный	20	8	160	0,14	0,4	2,29	22,40	51,30	3200
Безцентрошлифовальный	35	2	70	0,2	0,65	1,17	14,00	16,38	2450
Токарный с ЧПУ	16	3	48	0,14	0,4	2,29	6,72	15,39	768
Токарно-револьверный	40	8	320	0,18	0,65	1,17	57,60	67,39	12800
Вентустановка	8	2	16	0,65	0,8	0,75	10,40	7,80	128
Суммарные-Средневзвешенные		23	614	0,19			111,12	158,26	19346	19,5	1,17	130	185,1	226,2	326,5

Выбираем шинопровод ШРА 73УЗ - 400

Выключатель А3730Б



Таблица 6.7 - Расчёт ШРА- 4. Схема - 2.

ШРА-3
Нагревательная электропечь	56	3	168	0,8	0,95	0,33	134,40	44,35	9408
Вентустановка	9	3	27	0,65	0,8	0,75	17,55	13,16	243
Электротермическая печь	38	2	76	0,8	0,95	0,33	60,80	20,06	2888
Электромаслянная ванна	47	2	94	0,8	0,95	0,33	75,20	24,82	4418
Электропечь	72	2	144	0,8	0,95	0,33	115,20	38,02	10368
Cуммарные средневзвешенные		12	509	0,8			403,15	140,8	27325	9,5	1	403,15	140,8	427	616

Выбираем шинопровод ШРА 73УЗ - 630

Выключатель А3740Б

7. Выбор кабелей и кабельных перемычек

Сечение жил кабелей цеховой сети выбирают по нагреву длительным расчетным током по условию:

где расчётный ток, А;

длительно допустимый ток заданного сечения, А.

номинальная мощность электроприёмника, кВт;

номинальный коэффициент мощности электроприёмника.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором должно выполнятся условие:

для печей и сварочных машин:

За расчетный ток для сварочных машин принимаем среднеквадратический ток:

Таблица 7.1 - Выбор кабелей для ЭП, приводом которых являются АД с К.З. ротором

Наименование ЭП	номер на плане
Вертикально-фрезерный	1-11	17	0,4	61,3	76,6	80	25
Горизонтально-расточный	14-19	28	0,65	62,2	77,75	80	25
Горизонтально-проточный	20-23	17	0,5	49	61,25	80	25
Горизонтально-шлифовальный	26-27	34	0,6	81,8	102,25	120	50
Горизонтально-фрезерный	28-37	42	0,5	121,24	151,55	155	70
Токарно-револьверный	41-48	40	0,65	88,8	111	120	50
Токарно-винторезный	49-52	25	0,4	90,2	112,75	120	50
Радиально-сверлильный	54-61	20	0,4	72,17	90,21	95	35
Безцентрошлифовальный	62-63	35	0,65	77,72	97,15	120	50
Токарный с ЧПУ	64-66	16	0,4	57,73	72,16	80	25
Кран		14,5	0,5	41,8	52,32	60	16
Вентустановка	69-70	8	0,8	14,43	18	29	4
Вентустановка	74-76	9	0,8	16,23	20,29	29	4
Вентустановка	118-119	39	0,8	70,36	87,95	95	35

Таблица 7.2 - Выбор кабелей для ЭП термического отделения

Наименование ЭП	номер на плане
Нагревательная электропечь	71-73	56	0,95	85,08	95	35
Электротермическая печь	77-78	38	0,95	57,73	60	16
Электромаслянная ванна	79-80	47	0,95	71,4	80	25
Электропечь	81-82	72	0,95	109,4	120	50

Таблица 7.3 - Выбор кабелей для ЭП сварочного отделения

Наименование ЭП	номер на плане
Сварочные шовные роликовые	85-87	16	23,1	29	4
Точечные стационарные	91-93	30	43,3	46	10
Сварочные точечные машины	94-96	13,8	19,9	29	4
Сварочные стационарные	97-99	10,4	15	29	4
Сварочн. стационарн. рельефн.	100-102	19,56	28,23	29	4

Таблица 7.4 - Выбор кабелей и кабельных перемычек между ШМА и распределительными шинопроводами.

Наименование шинопровода
Трансформатор - ШМА	1167,7	4•290330	4•185240
ШМА: ШРА - 1	252,9	255	150
ШМА: ШРА - 2	242,4	255	150
ШМА: ШРА - 3	326,5	330	240
ШМА: ШРА - 4	616
ШМА: СП - 1	105,6	120	50
ШМА: СП - 2	195,9	255	150
ШМА: СП - 3	132,5	190	95

8. Проверка кабелей по потере напряжения

Выполним проверку кабелей по потере напряжения. Потеря напряжения в кабелях не должна превышать от



Где номинальный ток электроприемника, А.

длина кабельной линии, м.

погонное активное сопротивление кабеля,

погонное реактивное сопротивление кабеля,

коэффициент мощности электроприёмника.

Данные заносим в таблицы 8.1 - 8.3.

Таблица 8.1 - Проверка кабельных линий по потере напряжения.

Наименование ЭП	Номер на плане
Вертикально-фрезерный	1-11	17	0,4	0,916	61,3	4	1,54	0,062	0,286	0,071
Горизонтально-расточный	14-19	28	0,65	0,759	62,2	10	1,54	0,062	1,13	0,282
Горизонтально-проточный	20-23	17	0,5	0,866	49	4,5	1,54	0,062	0,314	0,078
Горизонтально-шлифовальный	26-27	34	0,6	0,8	81,8	11	0,769	0,06	0,793	0,198
Горизонтально-фрезерный	28-37	42	0,5	0,866	121,24	4,5	0,549	0,059	0,307	0,076
Токарно-револьверный	41-48	40	0,65	0,759	88,8	6	0,769	0,06	0,503	0,126
Токарно-винторезный	49-52	25	0,4	0,916	90,2	5,5	0,769	0,06	0,311	0,078
Радиально-сверлильный	54-61	20	0,4	0,916	72,17	5	1,1	0,061	0,315	0,079
Безцентрошлифовальный	62-63	35	0,65	0,759	77,72	4,5	0,769	0,06	0,330	0,082
Токарный с ЧПУ	64-66	16	0,4	0,916	57,73	5,5	1,54	0,062	0,369	0,092
Вентустановка	69-70	8	0,8	0,6	14,43	8	9,61	0,062	1,54	0,386
Нагревательная электропечь	71-73	56	0,95	0,312	85,08	4,5	1,1	0,061	0,705	0,176
Вентустановка	74-76	9	0,8	0,6	16,23	14,5	9,61	0,062	3,14	0,787
Электротермическая печь	77-78	38	0,95	0,312	57,73	8	2,4	0,078	1,84	0,46
Электромаслянная ванна	79-80	47	0,95	0,312	71,4	13	1,54	0,062	2,38	0,595
Электропечь	81-82	72	0,95	0,312	109,4	10	0,769	0,06	1,41	0,354

Все кабели проверку проходят

Таблица 8.2 - Проверка кабельных линий от ШМА к СП сварочного отделения

Наименование шинопровода
ШМА-СП-1	105,6	0,55	0,835	38	0,769	0,06	3,27	0,817
ШМА-СП-2	195,9	0,55	0,835	53	0,21	0,21	5,21	1,3
ШМА-СП-3	132,5	0,55	0,835	52	0,405	0,057	3,22	0,8

Все кабели проверку проходят

Таблица 8.3 - Проверка кабельных линий сварочного отделения по потере напряжения.

Наименование ЭП	Номер на плане
Сварочные шовные роликовые	85-87	16	40	0,55	0,835	4,5	9,61	0,062	1,66	0,416
Точечные стационарные	91-93	30	75	0,55	0,835	14	3,84	0,082	3,96	0,99
Сварочные точечные машины	94-96	13,8	34,5	0,55	0,835	4	9,61	0,062	1,27	0,319
Сварочные стационарные	97-99	10,4	26	0,55	0,835	3	9,61	0,062	0,721	0,18
Сварочн. стационарн. рельефн.	100-102	19,56	48,9	0,55	0,835	10,5	9,61	0,062	4,75	1,18
Вентустановка	118-119	39	0,8	0,6	70,36	18,5	1,1	0,061	2,06	0,517

Все кабели проверку проходят

Все шинопроводы проверку проходят

9. Определение пиковых токов ШМА, ШРА, СП

Расчёт пикового тока ШМА

Расчёт пикового тока производим по формуле:

расчётный ток ШМА с учётом КРМ, А.

пусковой ток наибольшего по мощности электроприёмника, А.

номинальный ток наибольшего по мощности электроприёмника, А.

коэффициент использования наибольшего по мощности электроприёмника.

Наибольший по мощности ЭПстанок.

P_ном=4250 кВт cos?ц=0,565 k_и=0,1418 k_п=5

I_(ном.max)=P_ном/(v3•cos?ц?U_ном) = 42/(v3•0,5•0,4) 50/(v3•0,65•0,4)=121,2111 А

I_п=k_п ?•I?_(ном.max)=5•121,21=606,06111=555 А

I_пик=1122,4+606,061109,7+555-0,14•121,2=1711,518•111=1644,8 А

Определение пиковых токов ШРА, СП (от которых питается не сварочная нагрузка), производится по аналогичному алгоритму.

Расчёт пикового тока ШРА-1

Наибольший по мощности ЭП горизонтально- шлифовальный станок.

I_р=252,9395,6 А

P_ном=3435 кВт cos?ц=0,65 k_и=0,14 k_п=5

I_(ном.max)=34/(v3•0,6•0,4) 35/(v3•0,5•0,4)=81,8101 А

I_п=5•81,8=408,95А101=505А

I_пик=252,9+408,95395,6+505-0,14•81,8=650,4101=886,5 А

Расчёт пикового тока ШРА-2

Наибольший по мощности ЭП - токарно-фрезерный станок.

I_р=242,4 А

P_ном=42 кВт cos?ц=0,5 k_и=0,14 k_п=5

I_(ном.max)=42/(v3•0,5•0,4)=121,21 А

I_п=5•121,21=606,06А

I_пик=242,4+606,06-0,14•121,2=831,5 А

Расчёт пикового тока ШРА-3

Наибольший по мощности ЭП токарно-револьверный станок.

I_р=326392,5 А

P_ном=4050 кВт cos?ц=0,65 k_и=0,18 k_п=5

I_(ном.max)=40/(v3•0,65•0,4)=88,8 50/(v3•0,65•0,4)=111 А

I_п=5•88,8=444 А111=555А

I_пик=326392,5+444555-0,18•88,8=754111=927,5 А

Расчёт пикового тока ШРАСП-4

К ШРАСП-4 подключены нагревательные установки и вентустановка. Вентустановка- это устройство для обеспечения вентиляции воздуха в цехе. Приводом у таких установок является АД с КЗ ротором. У вентустановки пусковой ток будет больше номинального. Для термической нагрузки пусковой ток практически равен номинальному. Поэтому при расчёте пикового тока предполагаем, что происходит пуск вентустановки.

I_р=616267,1 А

P_ном=93 кВт cos?ц=0,8 k_и=0,65 k_п=5

I_(ном.max)=9/(v3•0,65•0,4) 3/(v3•0,65•0,4)=19,986,67 А

I_п=5•19,98=99,926,67=33,3 А

I_пик=616+99,92267,1+33,3-0,18•6,67=299,2 А

Расчёт пикового тока СП-5

I_р=288,4 А

P_ном=3 кВт cos?ц=0,8 k_и=0,65•19,98=702,933 k_п=5

I_(ном.max)=3/(v3•0,65•0,4)=6,67 А

I_п=5•6,67=33,3 А

I_пик=288,4+33,3-0,18•6,67=320,5 А

Определение пикового тока СП, к которым подключена сварочная нагрузка находится по следующему алгоритму:

1. Находим пиковую мощность каждой группы машин:



2. В каждой паре фаз объединяем машины по группам с одинаковыми .

Для каждой группы находим количество одновременно работающих машин.

3. В каждой паре фаз находим средневзвешенный коэффициент включения:

4. Находим максимальное количество машин с максимальной . Находим суммарную мощность этих машин.

5. Находим наиболее загруженную пару фаз. Находим пиковую мощность и пиковый ток:

Расчёт пикового тока СП-1

Таблица 9.1- Нагрузка СП-1.

Наименование ЭП
Сварочные стыковые точечные	3	8	0,55	0,03	1
Сварочные стационарные рельефные	3	25	0,55	0,05	0,7

АВ=1•8095+1•125=20595=190 кВА

ВС=1•8095+1•125=20595=190 кВА

СА=1•8095+1•125=20595=190 кВА

1. Находим пиковую мощность каждой группы машин:

S_пик1=1•80=8095=95 кВА

S_пик2=0,7•125=8795=66,5 кВА2.

В каждой паре фаз машины объединяем по группам с одинаковыми По стр. 48 для каждой группы находим количество одновременно работающих машин.

АВ:

BC:

CA:

суммарное количество одинаковых машин в фазе.

количество возможно работающих машин из общего количества подключённых машин. Определяется по номограммам с вероятностью .

3. В каждой паре фаз находим средневзвешенный коэффициент включения:

АВ: вАВср=(0,03•80+0,05•125)/(80+125)=(0,03•95+0,05•95)/(95+95)=0,04



BC: k_вАВср=(0,03•80+0,05•125)/(80+125) (0,03•95+0,05•95)/(95+95)=0,04

CAS: k_вАВср=(0,03•80+0,05•125)/(80+125) (0,03•95+0,05•95)/(95+95)=0,04

Пользуясь номограммами имеем:

АВ:

BC:

CA:

4. Находим максимальное количество машин с максимальной . Находим суммарную мощность этих машин:

АВ: S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=80+8795+66,5=167161,5 кВА

ВС: S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=80+8795+66,5=167161,5 кВА

СА: S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=80+8795+66,5=167161,5 кВА

5. Находим наиболее загруженную пару фаз:

S_пикС=v(?167,5?^2+?167,5?^2+167,5•167,5) v(?161,5?^2+?161,5?^2+161,5•161,5)=290,12279,7 кВА

I_пик=S_пик/U_л =290,12/0,4=725,3 279,7/0,4=700 А

Расчёт пикового тока СП-2

Таблица 9.2 - Нагрузка СП-2.

Наименование ЭП
Точечные стационарные	3	150	0,55	0,04	1
Сварочные стационарные	3	60	0,55	0,03	1

АВ=1•15070+1•60=210120=190 кВА

ВС=1•15070+1•60=210120=190 кВА

СА=1•15070+1•60=210120=190 кВА

1. Находим пиковую мощность каждой группы машин:

S_пик1=1•150=15070=70 кВА

S_пик2=1•60=60120=120 кВА

2. В каждой паре фаз машины объединяем по группам с одинаковыми Для каждой группы находим количество одновременно работающих машин.

АВ:

BC:

CA:

3. В каждой паре фаз находим средневзвешенный коэффициент включения:

АВ:k_вАВср=(0,04•150+0,03•60)/(150+60)=0,037 (0,04•70+0,03•120)/(70+120)=0,034

BC:k_вАВср=(0,04•150+0,03•60)/(150+60) (0,04•70+0,03•120)/(70+120)=0,037034

CACAS:k_вАВср=(0,04•150+0,03•60)/(150+60) (0,04•70+0,03•120)/(70+120)=0,037034

Пользуясь номограммами имеем:

АВ:

BC:

CA:

4. Находим максимальное количество машин с максимальной . Находим суммарную мощность этих машин:

АВ:S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=150+60=21070+120=190 кВА

ВС:S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=150+60=21070+120=190 кВА

СА:S_(АВ?)=S_пик1+S_пик2=150+60=21070+120=190 кВА

5. Находим наиболее загруженную пару фаз:

S_пикС=v(?210?^2+?210?^2+210•210)=363,73v(?190?^2+?190?^2+190•190)=329,1 кВА

I_пик=S_пик/U_л =363,73/0,4=909,3 329,1/0,4=822,7 А

Расчёт пикового тока СП-3

Таблица 9.3- Нагрузка СП-3.

Наименование ЭП
Сварочные шовные роликовые	3	100	0,55	0,04	0,8

1•100=10060=60 кВА

ВС=1•100=10060=60 кВА

СА=1•100=10060=60 кВА

1. Находим пиковую мощность каждой группы машин:

S_пик1=0,8•100=8060=48 кВА

2. К силовому пункту сварочная нагрузка подключена симметрично. В каждой паре фаз машины одинаковые, и поэтому пиковые мощности в каждой паре фаз также будут одинаковыми.

АВ:S_(АВ?)=S_пик1=8048 кВА

ВС:S_(АВ?)=S_пик1=8048 кВА

СА:S_(АВ?)=S_пик1=8048 кВА

2. Находим наиболее загруженную пару фаз:

S_пикС=v(?80?^2+?80?^2+80•80)=138,56v(?48?^2+?48?^2+48•48)=83,1 кВА

I_пик=S_пик/U_л =138,56/0,4=346,4 83,1/0,4=207,8 А

10. Расчёт токов короткого замыкания

В сети 0,4 кВ активные сопротивления соизмеримы с реактивными. Поэтому при расчёте токов к.з. в электрических сетях до 1000В необходимо учитывать все сопротивления цепи к.з., как индуктивные, так и активные. Кроме того, учитываются переходные активные сопротивления всех контактов в этой цепи, а также сопротивления токовых обмоток автоматических выключателей и реле. Расчёт ведём в именованных единицах, приближенном приведении. Расчёт ведём для двух наиболее электрически удалённых электроприёмников. Это вертикально-фрезерный станок (№11), подключённый к ШРА-1, и вентустановка (№119), подключённая к СП-2.

Рисунок 10.1 - Однолинейная схема для расчёта токов КЗ

Определим параметры схемы замещения

Сопротивление кабельный линий прямой последовательности определяем по формуле:

погонное активное и реактивное сопротивление кабельных линий соответственно, .

длина кабельных линий, м.

количество параллельно проложенных кабелей, шт.

Сопротивление нулевой последовательности кабельных линий:

Сопротивление прямой последовательности магистрального и распределительного шинопровода:

Сопротивление нулевой последовательности магистрального и распределительного шинопровода:

Таблица 10.1- Расчёт сопротивлений шинопроводов прямой и нулевой последовательности для различных точек КЗ

Точка	Тип
К2,К3	ШМА-1	20,5	0,03	0,014	0,615	0,287	6,15	2,87
	ШРА-1	56,5	0,15	0,17	8,47	9,6	84,7	96
К4,К5	ШМА-1	2,34	0,03	0,014	0,07	0,033	0,7	0,33

потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

номинальное напряжение на вторичной обмотке, кВ;

номинальная мощность трансформатора, кВА;

напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Из справочника находим сопротивления автоматических выключателей и предохранителей:

для выключателей «Электрон» с

для выключателей «А37» с

для выключателей «А37» с

Сопротивление контактов соединений шинопроводов:

ШМА (К2,К3) 4 секции по 6 метров

ШРА-1 19 секций по 3 метра

Сопротивление контактов соединительных кабелей (учитываем по 2 контакта на 1 кабель):

Рисунок 10..2-Схема замещения для расчётов тока КЗ в точках К1,К2,К3

Рисунок 10.3-Схема замещения для расчётов тока КЗ в точках К4,К5. Данные сопротивлений приведены в мОм.

Расчёт токов однофазного и трёхфазного КЗ

Ток трёхфазного короткого замыкания определяем по формуле:

Ток однофазного короткого замыкание определяется по формуле:



среднее номинальное напряжение сети, В, где произошло КЗ;

суммарные соответственно активное и индуктивное сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, включая сопротивления шинопроводов, аппаратов и переходные сопротивления контактов, начиная от нейтрали понижающего трансформатора, мОм;

то же, нулевой последовательности.

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора с низшим напряжением до 1кВ при схеме соединения обмоток тр-11 принимаем равными сопротивлениям прямой последовательности.

Рассчитываем ток трёхфазного КЗ в точке К1.

Полагаем, что КЗ в начале ШМА т.к. необходимо рассчитать максимальное значение тока КЗ

Суммарное активное сопротивление равно:

Суммарное реактивное сопротивление равно:

Ток трехфазного КЗ равен:



Рассчитываем ток однофазного КЗ в точке К1.

Определяем ток однофазного короткого замыкания. Находим сопротивления обратной (равно прямой т.к. нет вращающихся машин) и нулевой последовательности. Следует заметить, что в сопротивлении прямой последовательности нужно учитывать активное сопротивление дуги. При нахождении суммарного сопротивления до точки К1 находим сопротивление дуги по стр. 36, по графику зависимости за трансформатором мощностью 1000 кВ•А. Для всех остальных точек мы находим ток КЗ без учета дуги, определяем сопротивление цепи КЗ и после по графику зависимости приведенную в стр.43, определяем значение Значение тока однофазного КЗ, найденное без учета сопротивления дуги умножаем на этот коэффициент

Полагаем, что КЗ в конце ШМА т.к. необходимо рассчитать минимальное значение тока КЗ. Так же учитываем сопротивление дуги:

При

Для всех остальных точек выполняем аналогичный расчет. Результаты сводим в таблицу 10.3.

Таблица 10.2 - Расчёт токов КЗ

№ точки
К1	1,951	8,70	25,89	7,575	8,99	8,578	11,61	37,93	-	18,26
К2	2,914	9,10	24,15	11,492	18,70	94,44	107,77	186,72	0,84	3,61
К3	20,41	19,19	8,24	20,414	19,19	182,56	110,21	268,3	0,9	2,32
К4	23,79	11,85	8,68	23,79	11,85	218,07	33,39	271,72	0,9	2,295
К5	48,11	13,19	4,63	48,112	13,19	460,19	38,75	560,21	0,95	1,2

11. Выбор предохранителей и автоматических выключателей

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

Плавкий предохранитель предназначен для защиты электроустановок от перегрузок и токов к.з. Основными его характеристиками являются: номинальный ток плавкой вставки номинальный ток предохранителя номинальное напряжение предохранителя номинальный ток отключения предохранителя защитная (ампер - секундная) характеристика предохранителя.

Выбор предохранителей производят по условиям:

1)

2)

3)

- номинальное напряжение сети, кВ;

- максимальный ток к.з. сети, А;

- максимальный расчётный ток, А;

- коэффициент перегрузки, учитывающий превышение тока двигателя сверх номинального значения в режиме пуска. Предполагаем, что у нас легкий пуск и примем коэффициент перегрузки равным 2,5;

- пусковой ток двигателя, А.

Кроме указанных условий, токи плавких вставок должны соответствовать кратностям допустимых длительных токов (согласование с сечением).

4)

где - длительно допустимый ток защищаемого участка сети;

а также проходить по условию чувствительности:

5)

где - минимальный ток к.з.

По данному алгоритму выбираем предохранители и выбор сводим в таблицу.

Рассмотрим на примере выбор предохранителя к вертикально-фрезерному станку (№11).

1)

2)

3) I_(р.max)=I_пуск=k_п•P_ном/(v3•cos?ц?U_ном )=5•17/(v3•0,4•0,4)=306,7 21/(v3•0,4•0,4)=378,9 А

I_(ном.вст.)?I_(р.max)/k_п ?306,7/2,5 378,9/2,5?122,7151,6 А

4)I_(ном.вст.)?3•95?285 А

Выбираем предохранитель ПН2

Выбор автоматических выключателей производят по условиям:

1)

где - наибольший расчетный ток нагрузки;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя.

2)

пиковый ток группы электроприёмников, А

3) Отстройка от длительно допустимых токов:

- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем (отсечкой):

- для автоматических выключателей с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки):

- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой (если имеется отсечка, то ее кратность не ограничивается):

4) Отстройка от минимальных токов короткого замыкания:

- для автоматических выключателей только с электромагнитным расцепителем:

при

при

- для автоматических выключателей с регулируемой характеристикой:

5) Проверка по отключающей способности:

Рассмотрим на примере выбор выключателя к ШМА.

Выбор выключателя SF-1

1)

2)

4)

5)

Выбираем выключатель Э16

Таблица 11.1 - Выбор автоматических выключателей

Место установки Тип	Расчётные данные	Паспортные данные
ШМА	380	1109,7	2128,2	5850	6,08	25,86	380	1600	1600	40
Выбираем выключатель Э16
ШРА-1	380	395,5	1152,5	1980	1,203	24,15	380	400	400	30
Выбираем выключатель А3730Б
ШРА-2	380	392,9	1205,7	1980	0,763	24,15	380	400	400	30
Выбираем выключатель А3730Б
СП-1	380	97,8	910	540	0,763	24,15	380	160	160	30
Выбираем выключатель А3710Б
СП-2	380	169,7	1069,5	855	0,763	24,15	380	250	250	30
Выбираем выключатель А3720Б
СП-3	380	107	270,1	540	0,763	24,15	380	160	160	30
Выбираем выключатель А3710Б
СП-4	380	267,1	389	1305	0,763	24,15	380	400	400	30
Выбираем выключатель А3730Б
СП-5	380	288,7	416,6	1305	0,763	24,15	380	400	400	30
Выбираем выключатель А3730Б

Эффективность выбранной защитной аппаратуры проверим при помощи построения карты селективности, которая представлена на рисунке 11.1

Рисунок 11.1 - Карта селективностиЗАКЛЮЧЕНИЕ



Заключение

При разработке курсового проекта учитывался тот фактор, что система электроснабжения должна обладала высокими технико-экономическими показателями и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта

В данном курсовом проекте предлагались две схемы электроснабжения цеха и сравнив их технико-экономические показатели, принят наиболее приемлемый вариант. Один вариант (вариант №1) предполагал использование меньшего количества ШРА, но больше кабельных линий. Второй вариант (схема №2) напротив - в нем меньшее количество кабельных линий, но больше количество ШРА. Как видим вариант с двумя шинопроводами в отделении для станков и силовыми пунктами в термическом отделении экономически выгоднее. Это объясняется тем, что уменьшаются стоимость и потери энергии в связи с отсутствием ШРА в отделении для станков. Дальнейший расчёт производим для данного варианта сети.



Список литературы

1. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов - М. "Энергоатомиздат", 1987г.

2. Саенко Ю.Л. Методическое руководство к выполнению курсового проекта по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий». Мариуполь 2004 г.

3. ГОСТ 28249-93 Межгосударственный стандарт «Короткие замыкания в электроустановках до 1000 В».

Размещено на Allbest.ru