Электроснабжение промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Специальность 7.090603 - электротехнические системы электропотребления

Курсовой проект по курсу:

«Электроснабжение промышленных предприятий»

Выполнил студентка

группы И-11-ЭПП: Токарева О.В.

Руководитель работы: Бараненко Т.К.

Мариуполь 2014

Задание на курсовой проект

Таблица 1. - исходные данные для проектирования

№ п/п	Наименование электроприемника	№ на плане	Мощность в кВт
1	Вертикально - фрезерный	1 - 11	25
2	Горизонтально - расточной	14 - 19	18
3	Горизонтально - проточной	20 - 23	26
4	Горизонтально - шлифовальный	26, 27	41
5	Горизонтально - фрезерный	28 - 37	13
6	Токарно-винторезный	49 - 52	25
7	Радиально - сверлильный	54 - 61	20
8	Безцентрошлифовальный	62, 63	35
9	Токарный с ЧПУ	64 - 66	14
10	Токарно-револьверный	41 - 48	40
11	Нагревательная электропечь	71 - 73	42
12	Электротермическая печь	77, 78	25
13	Электромаслянная ванна	79, 80	30
14	Электропечь	81, 82	50
15	Вентустановка №1	69, 70	10
16	Вентустановка №2	74 - 76	13
17	Вентустановка №3	118, 119	21
18	Точечные стационарные	91 - 93	70 (кВА)
19	Сварочные шовные роликовые	85 - 87	60 (кВА)
20	Сварочные точечные машины	94 - 96	95 (кВА)
21	Сварочные стационарные	97 - 99	120 (кВА)
22	Сварочн. стационарн. рельефн.	100 - 102	95 (кВА)
23	Кран	-	50

Зона перемещения крана: участок А5-Г5 <> А11-Г11.

Длина питающей линии: 1,2 км.

Напряжение сети на высокой стороне: 10 кВ.

Рисунок 1. - План цеха с размещением электрооборудования.

Реферат

Целью проекта является закрепление, систематизация и расширение теоретических знаний студента по курсу путем самостоятельного решения комплексных задач проектирования электроснабжения предприятий.

Электроснабжение промышленных предприятий, расчет электрических нагрузок, выбор компенсирующих устройств, выбор трансформаторов, расчет потерь электроэнергии, технико-экономическое сравнение вариантов, карта селективности

Содержание

Задание на курсовой проект

Реферат

Введение

1. Краткая характеристика потребителей

2. Расчет электрических нагрузок

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

4. Определение центра электрических нагрузок. Выбор места расположения цеховой КТП

5. Расчет первого варианта схемы распределительной сети

6. Расчет второго варианта схемы распределительной сети

7. Технико-экономическое сравнение вариантов схем распределительной сети

8. Выбор элементов схемы принятого варианта, неучтенных на предыдущих этапах расчета

9. Расчет токов короткого замыкания

10. Расчет пиковых токов

11. Выбор и проверка автоматических выключателей и предохранителей

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Электрические сети напряжением до 1000 В обслуживают технологические процессы на промышленных предприятиях. Доля приемников электроэнергии низкого напряжения составляет 60 - 80 % всех потребителей. Сети низкого напряжения промышленных предприятий отличаются большим числом электродвигателей, элементов пусковой и защитной аппаратуры, коммутационных аппаратов. В них расходуется огромное количество проводникового материала и кабельной продукции. Поэтому рациональное построение цеховых электрических сетей имеет большое значение. Схемы цеховых сетей строят в соответствии с конкретными требованиями производства (технологический процесс, конструктивное исполнение сети, универсальность сети и достаточная гибкость их при перестановке или замене оборудования в случае перехода на другой технологический процесс). Конструктивное исполнение цеховой сети должно обеспечивать безопасность ее эксплуатации в зависимости от окружающей среды в цехе, перестановку оборудования в цехе без перерыва электроснабжения, защиту токоведущих частей от механических повреждений, а также удобство и безопасность при обслуживании приемников электроэнергии в условиях эксплуатации.

В ходе проектирования студенту предоставляется возможность проявить свои творческие способности в области проектирования электроснабжения небольших цехов как подготовительной ступени к дипломному проектированию электроснабжения целых заводов или крупных цехов и корпусов.

Разрабатываемая система электроснабжения должна обладать как высокими технико-экономическими показателями, так и обеспечивать соответствующую степень качества и требуемую степень надежности электроснабжения проектируемого объекта.

1. Краткая характеристика потребителей

Потребители №№ 1-11, 14-19, 20-23, 26, 27, 28-37, 49-52, 54-61, 62, 63, 64-66, 41-48 это металлообрабатывающие станки. В этих станках используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Питание двигателей производится током промышленной частоты. Характер нагрузки - ровный. Данную категорию ЭП можно отнести ко 2-ой категории потребителей: приемники, перерыв в электроснабжении которых связан с существенным недоотпуском продукции, простоем людей, механизмов, промышленного транспорта.

Потребители №№ 69, 70, 74-76, 118, 119 это вентустановки. Так как у нас механосборочный цех, то вредных веществ у нас не выделяется, 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 №№ 91-93, 85-87, 94-96, 97-99, 100-102 - 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, 78, 81, 82, 79, 80 представляют собой электрические печи и электротермические установки. Данные электроприемники относятся к приемникам 2-ой категории надежности. Представляют собой равномерную симметричную трехфазную нагрузку.

2. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок производится методом расчетного коэффициента. Данный метод расчета позволяет определить электрические нагрузки электроприемников напряжением до 1000 В.

Расчет трехфазных электрических нагрузок.

Расчет приведем применительно к ЭП № 1 - вертикально - фрезерному станку. Для остальных электроприемников трехфазной электрической нагрузки расчет аналогичен.

Основные величины, показатели, характеристики, используемые в расчете:

1.Номинальная мощность отдельных электроприемников, Pном i , кВт;

2.Количество электроприемников, n;

3.Наименование и типы электроприемников;

4.Справочная информация (kи - коэффициент использования);

5.Справочная информация (cos ц и tg ц);

6.Эффективное число электроприемников, nЭ;

7.Коэффициент расчетной нагрузки, КР;

8.Расчетные нагрузки РР; QP; SP; IP.

1) Определяем суммарную мощность групп однотипных электроприемников:

кВт;

2) Определяем средняя мощность групп однотипных электроприемников:

кВт;

квар;

3) Определяем суммарную мощность всех электроприемников:

кВт; кВт;

кВт;

4) Определяем средневзвешенный коэффициент использования:

;

5) Определяем эффективное число электроприемников:

;

6) Расчетный коэффициент определяем по справочным данным в зависимости от и , а также в зависимости от постоянной времени нагрева элемента.

В данном случае определяем значение Кр для магистральных питающих линий и цеховых трансформаторов: Кр = 0,7.

7) Определяем расчетную нагрузку электроприемников:

кВт;

квар;

При определении расчетной нагрузки в расчете использовали номинальную мощность крана, которую определили следующим образом:

Кран имеет три двигателя: тележки, моста, подъема. Соотношение мощностей 1:2:3.

Мощность тележки: кВт;

Мощность моста: кВт;

Мощность подъема: кВт;

Коэффициенты включения двигателей: , ;

кВт;

кВт;

кВт;

Номинальная мощность крана:

кВт

Расчет нагрузок машин контактной электросварки

Машины контактной электросварки являются однофазными электроприемниками 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. - Исходные данные для расчета электрических нагрузок машин контактной сварки

№ п/п	Наименование сварочной машины	n, шт.	, кВА				, кВА	, кВА
1	Точечные стационарные	3	70	0,03	0,8	0,4	1,68	9,7
2	Сварочные шовные роликовые	3	60	0,04	0,7	0,5	1,68	8,4
3	Сварочные точечные машины	3	95	0,05	0,9	0,3	4,28	19,12
4	Сварочные стационарные	3	120	0,04	0,8	0,5	3,84	19,2
5	Сварочные стационарные рельефн.	3	95	0,03	0,9	0,5	2,57	14,81

Коэффициент включения , коэффициент загрузки , коэффициент мощности определяются по справочным данным в соответствии с типом сварочной машины.

Средняя и среднеквадратичная нагрузка сварочных машин определяются соответственно по выражениям:

.

Выполним распределение сварочных машин по парам фаз по значениям номинальных мощностей:

АВ: кВА;

ВС: кВА;

СА: кВА;

Определим среднюю нагрузку каждой пары фаз:

кВА;

Учитывая то, что средние нагрузки пар фаз одинаковы, определим среднюю мощность всей группы машин по следующему выражению:

кВА;

Определим среднеквадратичную нагрузку каждой пары фаз:

;

кВА;

Определим расчетную трехфазную нагрузку всей группы машин:

кВА;

Определим коэффициент мощности для группы машин:

;

Определим расчетные активную и реактивную нагрузки всей группы сварочных машин:

кВт;

квар.

Расчет осветительной нагрузки.

Осветительная нагрузка рассчитывается по удельной нагрузке на единицу производственной площади:

Площадь цеха: .

Для освещения выбираем лампы накаливания (tgц = 0).

Определим расчетную активную нагрузку:

, кВт;

- удельная электрическая нагрузка на единицу производственной площади (принимаем ).

Определим расчетную реактивную нагрузку:

квар.

Расчет суммарной цеховой нагрузки.

Определим расчетную активную цеховую нагрузку:

кВт;

Определим расчетную реактивную цеховую нагрузку:

квар;

Определим расчетную полную мощность цеховой нагрузки:

кВА;

Определим расчетный ток цеховой нагрузки:

А.

Таблица 3. - Расчет электрических нагрузок для выбора цехового трансформатора и магистрального шинопровода

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
1	Вертикально- фрезерный	11	25	275	0,17	0,65	47	55	6875
						1,17
2	Горизонтально- расточной	6	18	108	0,14	0,5	15	26	1944
						1,73
3	Горизонтально- проточной	4	26	104	0,18	0,65	19	22	2704
						1,17
4	Горизонтально- шлифовальный	2	41	82	0,19	0,65	16	19	3362
						1,17
5	Горизонтально- фрезерный	10	13	130	0,12	0,4	16	37	1690
						2,29
6	Токарно- винторезный	4	25	100	0,17	0,65	17	20	2500
						1,17
7	Радиально- сверлильный	8	20	160	0,17	0,65	27	32	3200
						1,17
8	Безцентро- шлифовальный	2	35	70	0,2	0,65	14	16	2450
						1,17
9	Токарный с ЧПУ	3	14	42	0,13	0,45	5	10	588
						1,98
10	Токарно- револьверный	8	40	320	0,2	0,65	64	75	12800
						1,17
11	Нагревательная электропечь	3	42	126	0,8	0,97	101	25	5292
						0,25
12	Электротемич. печь	2	25	50	0,6	0,95	30	10	1250
						0,33
13	Электромаслянн. ванна	2	30	60	0,8	0,96	48	14	1800
						0,29
14	Электропечь	2	50	100	0,8	0,96	80	23	5000
						0,29
15	Вентустановка №1	2	10	20	0,75	0,8	15	11	200
						0,75
16	Вентустановка №2	3	13	39	0,7	0,8	27	20	507
						0,75
17	Вентустановка №3	2	21	42	0,8	0,8	34	26	882
						0,75
18	Кран	1	24	24	0,35	0,5	8	14	576
						1,73
Итого по трехфазной нагрузке	75	_	1852	0,31	-	583	455	53620	64	0,7	408	319
					0,78
Сварочная нагрузка											47	96
Осветительная нагрузка											49	0
Итого по цеху											504	415	653	943

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе приёмников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380-660В небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов КТП производится с учётом компенсации реактивной мощности. Исходными данными для расчёта являются:

Рр и Qр - расчётные мощности;

N - число трансформаторов;

Кз - коэффициент загрузки трансформаторов, определяемый по их количеству.

Для питания электроприемников выбираем однотрансформаторную подстанцию. Также принимаем, что существует резервирование на низком напряжении.

Для одротрансформаторных подстанций в случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении Кз = 0,7-0,8. Принимаем Кз = 0,8

Определим мощность трансформатора:

кВА.

Выбираем стандартную мощность трансформатора кВА.

Трансформатор типа ТСЗ - 630/10.

Определим значение реактивной мощности, которую целесообразно пропустить через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

квар.

Определим первую составляющую мощности батареи конденсаторов в сети напряжением до 1000 В:

квар.

Для расчета второй составляющей мощности батареи конденсаторов определяем расчетный коэффициент г, зависящий от расчетных параметров К р1 и К р2. По справочным данным:

К р1 = 12, К р2.= 10 > г = 0,4.

Определим вторую составляющую мощности батареи конденсаторов:

квар.

Так как , то принимаем квар.

Суммарная реактивная мощность КУ в сети низкого напряжения:

квар.

Чтобы в рабочем режиме не было генерации реактивной мощности в сеть системы, мощность КУ выбираем меньше .

В качестве КУ выбираем комплектную конденсаторную установку: УКПН-0,38-324-108УЗ номинальной мощностью 324 квар.

Реальный коэффициент загрузки трансформатора с учетом КУ:

.

4. Определение центра электрических нагрузок. Выбор места расположения цеховой КТП

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. Для выбора места расположения КТП необходимо определить координаты центра электрических нагрузок.

Координаты центра электрических нагрузок определяются по выражениям:

; ,

где , - координаты расположения групп электроприемников.

Расчет координат центра электрических нагрузок сведем в таблицу 4.

При расчете центра электрических нагрузок за начало координат принимаем точку А-1 (рис. 1).

Таблица 4. - Расчет центра электрических нагрузок.

Группы ЭП	№ ЭП на плане	n, шт.	, кВт	, м	, м	, кВт*м	, кВт*м
Вертикально - фрезерный	1 - 11	11	275	30	51	750	1275
Горизонтально - расточной	14 - 19	6	108	13	44	234	792
Горизонтально - проточной	20 - 23	4	104	37	44	962	1144
Горизонтально - шлифовальный	26, 27	2	82	54	44	2214	1804
Горизонтально - фрезерный	28 - 37	10	130	28	35	364	455
Токарно - винторезный	49 - 52	4	100	14	30	350	750
Радиально - сверлильный	54 - 61	8	160	12	24	240	480
Безцентрошлифовальный	62, 63	2	70	26	24	910	840
Токарный с ЧПУ	64 - 66	3	42	33	26	462	364
Токарно - револьверный	41 - 48	8	320	50	25	2000	1000
Нагревательная электропечь	71 - 73	3	126	8	15	336	630
Электротермическая печь	77, 78	2	50	19	9	475	225
Электромаслянная ванна	79, 80	2	60	9	6	270	180
Электропечь	81, 82	2	100	3	8	150	400
Вентустановка №1	69	1	10	2	19	20	190
Вентустановка №1	70	1	10	59	19	590	190
Вентустановка №2	74	1	13	2	17	26	221
Вентустановка №2	75	1	13	2	1	26	13
Вентустановка №2	76	1	13	23	1	299	13
Группы ЭП	№ ЭП на плане	n, шт.	, кВт	, м	, м	, кВт*м	, кВт*м
Вентустановка №3	118	1	21	26	1	546	21
Вентустановка №3	119	1	21	59	1	1239	21
Сварочный участок	91 - 93, 85 - 87, 94 - 96, 97 - 99, 100 - 102	15	47	43	9	2021	423
Кран	-	1	24	30	45	720	1080
Суммарное значение параметра	_	_	1899	_	_	52381	54795

Определим координаты центра электрических нагрузок:

м; м.

КТП 10/0,4 кВ с одним трансформатором мощностью 630 кВА занимает площадь 34 (объем 135 ). КТП данной площади разместим в точке X = 36 м, Y= 22 м.

5. Расчет первого варианта схемы распределительной сети

При расчете вариантов схем распределительной сети выполним выбор токоведущих частей, выбор кабелей и кабельных перемычек, выбор защитной и коммутационной аппаратуры, выполним проверку токоведущих частей по допустимой потере напряжения, расчет потерь электроэнергии, расчет стоимости элементов распределительной сети. Данный расчет выполняется для элементов схем отличающих варианты, и необходим для технико-экономического сравнения вариантов. Выбор магистрального шинопровода и силовых пунктов

1. Выбор магистрального шинопровода. Условие выбора:

.

где I_ШМА - номинальный ток магистрального шинопровода,

I_рУ - расчетный ток цеховой нагрузки.

А.

Выбираем ШМА 73УЗ на 1600 А.

В состав ШМА входит 1 секция длиной 3 м, 1 секция - 6 м, 1 угловая секция. Длина ШМА равна 9 м.

2. Выбор СП №1

Условие выбора силовых пунктов:

,

где I_рСП - расчетный ток силового пункта,

I_нСП - номинальный ток силового пункта.

Расчет электрических нагрузок для выбора силовых пунктов аналогичен расчету при выборе магистрального шинопровода и цехового трансформатора за исключением следующих пунктов расчета:

- расчетный коэффициент имеет значения ;

- расчетная реактивная нагрузка определяется по выражениям:

если , то ; если , то .

При выборе силового пункта осуществляем выбор автоматического выключателя, защищаемого силовой пункт, предохранителей для электроприемников. Выбор осуществляем по расчетному току для силовых пунктов и по номинальному току для электроприемников.

Условие выбора автоматических выключателей:

,

где I_рСП - расчетный ток силового пункта,

I_нАВ - номинальный ток автоматического выключателя.

Условие выбора предохранителей:

,

где I_н - номинальный ток данного электроприемника,

I_нПр - номинальный ток предохранителя.

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №1:

А;

А; А.

Таблица 5. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №1

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
1	Вертикально- фрезерный	5	25	125	0,17	0,65	21	25	3125
						1,17
2	Горизонтально- расточной	1	18	18	0,14	0,5	3	5	324
						1,73
3	Горизонтально- проточной	2	26	52	0,18	0,65	9	11	1352
						1,17
	Итого по СП №1	8	-	195	0,17		33	41	4801	8	1,75	58	45	73	105
						1,24

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №1 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

Аналогично выполняем выбор остальных силовых пунктов.

3. Выбор СП №2

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №2:

А; А; А.

Таблица 6. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №2

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
1	Вертикально- фрезерный	3	25	75	0,17	0,65	13	15	1875
						1,17
4	Горизонтально- шлифовальный	2	41	82	0,19	0,65	16	19	3362
						1,17
3	Горизонтально- проточной	2	26	52	0,18	0,65	9	11	1352
						1,17
	Итого по СП №2	7	-	209	0,18		38	45	6589	7	1,72	65	50	82	118
						1,18

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №2 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 21 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

4. Выбор СП №3

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №3:

А; А.

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №3 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

5. Выбор СП №4

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №4:

А; А.

Таблица 7. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №3

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
1	Вертикально-фрезерный	3	25	75	0,17	0,65	13	15	1875
						1,17
2	Горизонтально расточной	5	18	90	0,14	0,5	13	22	1620
						1,73
	Итого по СП №3	8	-	165	0,16		26	37	3495	8	1,61	42	41	59	81
						1,42

Таблица 8. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №4

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
5	Горизонтально- фрезерный	4	13	52	0,12	0,4	6	14	676
						2,29
15	Вентустановка №1	1	10	10	0,75	0,8	8	6	100
						0,75
	Итого по СП №4	5	-	62	0,23		14	20	776	5	1,67	23	22	32	46
						1,43

Выбираем СПУ62 - 3/1 на 175 А.

Стоимость СП №4 244 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 15 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

6. Выбор СП №5

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №5:

А; А.

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №5 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

7. Выбор СП №6

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №6:

А; А; А.

Таблица 9. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №5

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
5	Горизонтально- фрезерный	6	13	78	0,12	0,4	9	21	1014
						2,29
6	Токарно- винторезный	2	25	50	0,17	0,65	9	11	1250
						1,17
	Итого по СП №5	8	-	128	0,14		18	32	2264	7	2	36	35	50	72
						1,78

Таблица 10. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №6

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
6	Токарно- винторезный	1	25	25	0,17	0,65	4	5	625
						1,17
7	Радиально- сверлильный	6	20	120	0,17	0,65	20	23	2400
						1,17
15	Вентустановка №1	1	10	10	0,75	0,8	8	6	100
						0,75
	Итого по СП №6	8	-	155	0,21		32	34	3125	8	1,47	47	37	60	87
						1,06

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №6 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

8. Выбор СП №7

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №7:

А; А; А; А.

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №7 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

9. Выбор СП №8

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №8:

А.

Таблица 11. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №7

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
6	Токарно- винторезный	1	25	25	0,17	0,65	4	5	625
						1,17
7	Радиально- сверлильный	2	20	40	0,17	0,65	7	8	800
						1,17
8	Безцентро- шлифовальный	2	35	70	0,2	0,65	14	16	2450
						1,17
9	Токарный с ЧПУ	3	14	42	0,13	0,45	5	10	588
						1,98
	Итого по СП №7	8	-	177	0,17		30	39	4463	7	1,77	53	43	68	98
						1,3

Таблица 12. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта № 8

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
10	Токарно- револьверный	8	40	320	0,2	0,65	64	75	12800	8	1,48	95	83	126	182
						1,17

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 280 А.

Стоимость СП №8 304 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3720Б на 250 А.

10. Выбор СП №9

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №9:

А; А;

А; А.

Выбираем СПУ62 - 7/1 на 400 А.

Стоимость СП №9 308 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 24 штук.

Автоматический выключатель типа А3790Б на 400 А.

11. Выбор СП №10

Определим номинальные токи ЭП подключенных к СП №10:

А; А; А.

Таблица 13. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №9

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
16	Вентустановка №2	2	13	26	0,7	0,8	18	14	338
						0,75
11	Нагревательная электропечь	2	42	84	0,8	0,97	67	17	3528
						0,25
14	Электропечь	2	50	100	0,8	0,96	80	23	5000
						0,29
13	Электромаслянн. ванна	2	30	60	0,8	0,96	48	14	1800
						0,29
	Итого по СП №9	8	-	270	0,79	0,32	213	68	10666	7	1	213	75	226	326

Таблица 14. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №10

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
11	Нагревательная электропечь	1	42	42	0,8	0,97	34	9	1764
						0,25
12	Электротемич. печь	2	25	50	0,6	0,95	30	10	1250
						0,33
16	Вентустановка №2	1	13	13	0,7	0,8	9	7	169
						0,75
	Итого по СП №10	4	-	105	0,7	0,36	73	26	3183	3	1,14	83	29	88	127

Выбираем СПУ62 - 3/1 на 175 А.

Стоимость СП №10 244 грн.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 12 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

Выбор кабелей питающих электроприемники и силовые пункты

Выбор сечения жил кабелей питающих силовые пункты выбираем по нагреву длительным расчетным током по условию:

,

где I_рСП - расчетный ток силового пункта,

I_дл.доп - длительно допустимый ток данного сечения.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при выборе сечения жил кабелей должно выполнятся условие:

,

где I_н - номинальный ток данного электроприемника.

Для печей сопротивления при выборе сечения жил кабелей должно выполнятся условие:

.

Выбранное сечение проверяют по потере напряжения, которую определяют по формуле:

,

где l - длина кабельной линии,

r_уд,x_уд, - активное и реактивное сопротивление кабельной линии,

cosц, sinц - соответствуют коэффициенту мощности tgц в конце линии.

Потеря напряжения, выраженная в процентах, не должна превышать допустимого значения:

.

Для питания электроприемников и силовых пунктов выбираем четырехжильные кабели. Длительно допустимые токи и удельные сопротивления кабелей определяем по справочным данным [3], [4].

Расчетные токи силовых пунктов определены в п.5.1.

Для силового пункта №1:

I_рСП№1 = 105 А; cosц = 0,79; sinц = 0,62.

Выбираем кабель сечением 35 мм² с I_дл.доп = 135 А.

Удельные сопротивления кабеля r_уд = 1,1 мОм/м, x_уд = 0,068 мОм/м.

Длина кабеля питающего СП№1 88 м.

Потеря напряжения в кабеле:

В,

.

Следовательно кабель данного сечения подходит для питания СП№1.

Для остальных силовых пунктов выбор сечения кабелей осуществляется аналогичным образом. Результаты выбора сведем в таблицу 15.

Для вертикально-фрезерных станков запитанных от СП№1, СП№2, СП№3:

I_н1 = 56 А, 1,25I_н1 = 70 А, cosц = 0,65; sinц = 0,76.

Выбираем кабель сечением 35 мм² с I_дл.доп = 135 А.

Удельные сопротивления кабеля r_уд = 1,1 мОм/м, x_уд = 0,068 мОм/м.

Длины кабелей питающих данные электроприемники: 2 кабеля по 3 м, 1 кабель 5 м, 1 кабель 8 м, 3 кабеля по 10 м, 2 кабель 14 м, 1 кабель 15 м, 1 кабель 20 м.

При определении потери напряжения выбираем кабель наибольшей длины, так как в остальных кабелях, питающих данные электроприемники, потери будут меньше:

В,

.

Следовательно кабель данного сечения подходит для питания вертикально-фрезерных станков. Для остальных электроприемников выбор сечения кабелей осуществляется аналогичным образом. Результаты выбора сведем в таблицу 15.

Таблица 15. - Выбор сечений кабелей питающих электроприемники и силовые пункты.

№ п/п	Наименование электроприемника или силового пункта	n, шт.	Ip (IH), A		1,25IH, A	Длины кабелей, м	Сечение кабелей, мм2	Iдл.доп, А	rуд/xуд, мОм/м	?U, В	?U%, %
1	Вертикально-фрезерный	11	56	0,65	70	23; 5; 8; 310; 214; 15; 20.	35	135	1,1	1,5	0,4
				0,76					0,068
2	Горизонтально-расточной	6	52	0,5	65	26; 214; 17; 22.	35	135	1,1	1,2	0,3
				0,87					0,068
3	Горизонтально- проточной	4	58	0,6	73	210; 16; 21.	35	135	1,1	1,6	0,4
				0,8					0,068
4	Горизонтально-шлифовальный	2	91	0,65	114	6; 10.	35	135	1,1	1,2	0,3
				0,76					0,068
5	Горизонтально- фрезерный	10	47	0,4	59	7; 8; 12; 14; 17; 20; 22; 26; 27; 32.	35	135	1,1	1,3	0,3
				0,92					0,068
6	Токарно- винторезный	4	56	0,65	70	12; 13; 15; 18	35	135	1,1	1,3	0,3
				0,76					0,068
7	Радиально- сверлильный	8	44	0,65	55	25; 29; 12; 216; 17.	35	135	1,1	1	0,2
				0,76					0,068
8	Безцентро- шлифовальный	2	78	0,65	98	6; 9.	35	135	1,1	0,9	0,2
				0,76					0,068
9	Токарный с ЧПУ	3	45	0,45	56	6; 11; 13.	35	135	1,1	0,6	0,1
				0,89					0,068
10	Токарно- револьверный	8	89	0,65	111	26; 211; 10; 215; 20.	35	135	1,1	2,4	0,6
				0,76					0,068
11	Нагревательная электропечь	3	61	0,97		13; 14; 15.	35	135	1,1	1,8	0,4
				0,24					0,068
12	Электротемич. печь	2	38	0,95		5; 9.	35	135	1,1	0,6	0,2
				0,31					0,068
13	Электромаслянн. ванна	2	45	0,96		8; 12.	35	135	1,1	1	0,3
				0,28					0,068
14	Электропечь	2	75	0,96		27.	35	135	1,1	1	0,3
				0,28					0,068
15	Вентустановка №1	2	15	0,8	19	6; 14.	35	135	1,1	0,4	0,1
				0,6					0,068
16	Вентустановка №2	3	23	0,8	29	2; 29.	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,6					0,068
	СП №1	1	105	0,79		88	35	135	1,1	15	3,6
				0,62					0,068
	СП №2	1	118	0,79		58	35	135	1,1	11	2,7
				0,62					0,068
	СП №3	1	65	0,71		65	35	135	1,1	7,6	1,9
				0,69					0,068
	СП №4	1	46	0,72		42	35	135	1,1	2,8	0,7
				0,69					0,068
	СП №5	1	72	0,72		54	35	135	1,1	5,7	1,4
				0,69					0,068
	СП №6	1	87	0,78		33	35	135	1,1	4,5	1,1
				0,62					0,068
	СП №7	1	98	0,78		10	35	135	1,1	1,5	0,4
				0,63					0,068
	СП №8	1	182	0,75		12	70	200	0,549	1,7	0,4
				0,66					0,065
	СП №9	1	326	0,94		49	185	345	0,208	6	1,5
				0,33					0,063
	СП №10	1	127	0,94		28	35	135	1,1	6,5	1,6
				0,33					0,068

Расчет потерь электроэнергии

Потери электроэнергии в ШМА определим по выражению:

,

где - длина шинопровода; - расчетный ток по шинопроводу; - удельное сопротивление шинопровода; n - количество отходящих присоединений шинопровода; - время максимальных потерь.

Определим время максимальных потерь:

.

Время использования максимальной нагрузки принимаем по справочным данным для металлообрабатывающего завода ч/год.

ч.

Вт*ч.

Потери электроэнергии в кабелях определяются по выражению:

;

где _К - длина кабеля; - расчетный ток по кабелю; - удельное активное сопротивление кабеля; - время максимальных потерь.

Определим потери электроэнергии в кабелях питающих вертикально-фрезерные станки:

Номинальный ток станка I_н1 = 56 А;

Суммарная длина кабелей одного сечения питающих станки 112 м;

Удельное активное сопротивление кабеля 1,1 мОм/м;

Время максимальных потерь 2787 ч.

Вт*ч.

Потери электроэнергии в кабелях питающих остальные электроприемники определяются аналогичным образом. Результаты расчета потерь электроэнергии сведем в таблицу 16.

Таблица 16. - Расчет потерь электроэнергии.

№ п/п	Наименование электроприемника или силового пункта	n, шт.	Ip (IH), A	Суммарная длина кабелей, м	Сечение кабелей, мм2	rуд, мОм/м	?W, Вт·ч
1	Вертикально- фрезерный	11	56	112	35	1,1	3230316
2	Горизонтально- расточной	6	52	79	35	1,1	1964648
3	Горизонтально- проточной	4	58	57	35	1,1	1763526
4	Горизонтально- шлифовальный	2	91	16	35	1,1	1218579
5	Горизонтально- фрезерный	10	47	185	35	1,1	3758533
6	Токарно- винторезный	4	56	58	35	1,1	1672842
7	Радиально- сверлильный	8	44	89	35	1,1	1584697
8	Безцентро- шлифовальный	2	78	15	35	1,1	839327
9	Токарный с ЧПУ	3	45	30	35	1,1	558724
10	Токарно- револьверный	8	89	94	35	1,1	6847922
11	Нагревательная электропечь	3	61	42	35	1,1	1437341
12	Электротемич. печь	2	38	14	35	1,1	185929
13	Электромаслянн. ванна	2	45	20	35	1,1	372483
14	Электропечь	2	75	14	35	1,1	724272
15	Вентустановка №1	2	15	20	35	1,1	41387
16	Вентустановка №2	3	23	20	35	1,1	97305
	СП №1	1	105	88	35	1,1	8923026
	СП №2	1	118	58	35	1,1	7427504
	СП №3	1	65	65	35	1,1	2525754
	СП №4	1	46	42	35	1,1	817365
	СП №5	1	72	54	35	1,1	2574599
	СП №6	1	87	33	35	1,1	2297224
	СП №7	1	98	10	35	1,1	883239
	СП №8	1	182	12	70	0,549	1824545
	СП №9	1	326	49	185	0,208	9056342
	СП №10	1	127	28	35	1,1	4153521
	ШМА		943				748340
	Суммарное значение			1239	35		78496290
				12	70
				49	185

Примечание. В таблице указаны названия электроприемников или силовых пунктов, расчетные токи данных элементов. Суммарная длина кабелей - это сумма длин кабелей одного сечения, питающих указанные элементы. Потери электроэнергии соответствуют потерям в данных кабелях. Для ШМА указаны потери в магистральном шинопроводе.

Расчет приведенных затрат первого варианта схемы распределительной сети

Приведенные затраты определяются по выражению:

,

где Е_Н - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений (Е_Н = 0,125);

К - единовременные капитальные вложения;

С_Э - ежегодные эксплуатационные расходы.

Определим единовременные капитальные вложения для первого варианта:

1) Стоимость выбранных силовых пунктов указана в п.5.1. Суммарная стоимость силовых пунктов составит:

грн.;

2) В состав ШМА входит 1 секция длиной 3 м (стоимость секции 380 грн.), 1 секция - 6 м (стоимость секции 764 грн.), 1 угловая секция (стоимость секции 252 грн.). Стоимость магистрального шинопровода:

грн.;

Стоимость магистрально шинопровода

3) В данном варианте используется 216 предохранителя типа ПН2 на 100 А (стоимость одного предохранителя 10 грн.). Суммарная стоимость предохранителей:

грн.;

4) В данном варианте используется 8 автоматических выключателей типа А3710Б на 160 А (стоимость одного 440 грн.), один автоматический выключатель типа А3720Б на 250 А (стоимостью 512 грн.) и один - А3790Б на 400 А (стоимостью 884 грн.). Суммарная стоимость автоматических выключателей:

грн.;

5) Для питания электроприемников и силовых пунктов в данном варианте используется: 1239 м кабеля сечением 35 мм² (стоимость 1 м кабеля 11,8 грн.), 12 м кабеля сечением 70 мм² (стоимость 1 м кабеля 18,2 грн.), 49 м кабеля сечением 185 мм² (стоимость 1 м кабеля 41,55 грн.). Суммарная стоимость кабелей:

грн.;

6) Единовременные капитальные вложения для первого варианта:

;

грн.

Ежегодные эксплуатационные расходы определяются по выражению:

,

где i_аКЛ , i_трКЛ - коэффициенты отчислений соответственно на амортизацию и текущий ремонт для кабельных линий;

i_аОб , i_трОб - коэффициенты отчислений соответственно на амортизацию и текущий ремонт для остального оборудования;

К_КЛ - стоимость кабельных линий;

К_Об - стоимость всего остального оборудования;

С_П - стоимость потерь электроэнергии.

Коэффициенты ежегодных отчислений на амортизацию и текущий ремонт определяются по справочным данным и составляют:

i_аКЛ = 2,3%, i_трКЛ = 2%, i_аОб = 2%, i_трОб = 1%.

Стоимость потерь электроэнергии определяется по выражению:

,

где ?W_У - суммарные потери электроэнергии в элементах схемы,

s_э - стоимость 1 кВт·ч электроэнергии (s_э = 0,20 грн/кВт·ч).

грн.;

грн.;

грн.;

Приведенные затраты первого варианта схемы распределительной сети:

грн.

6. Расчет второго варианта схемы распределительной сети

Выбор магистрального шинопровода, распределительных шинопроводов и силовых пунктов

1. Выбор магистрального шинопровода. Условие выбора:

.

где I_ШМА - номинальный ток магистрального шинопровода,

I_рУ - расчетный ток цеховой нагрузки.

А. Выбираем ШМА 73УЗ на 1600 А.

В состав ШМА входит 12 секций длиной 6 м, 2 секции - 3 м, 1 угловая вертикальная секция, 1 угловая горизонтальная секция.

Длина ШМА равна 78 м.

2. Выбор ШРА №1.

Условие выбора распределительных шинопроводов:

,

где I_рШРА - расчетный ток распределительного шинопровода,

I_нШРА - номинальный ток распределительного шинопровода.

Расчет электрических нагрузок для выбора распределительных шинопроводов, аналогичен расчету при выборе силовых пунктов:

При выборе распределительного шинопровода осуществляем выбор автоматического выключателя, защищаемого шинопровод, предохранителей и рубильников для электроприемников. Выбор осуществляем по расчетному току для распределительных шинопроводов и по номинальному току для электроприемников.

Условие выбора рубильников:

,

где I_н - номинальный ток данного электроприемника,

I_нР - номинальный ток рубильника.

Номинальные токи электроприемников определены в п.5.1.

Выбираем ШРА73 на 250 А.

Длина ШРА равна 57 м.

В состав ШРА входит 19 секций длиной 3 м.

Номинальные токи электроприемников, запитанных от ШРА №1:

А; А; А, А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 57 штук.

Рубильники типа Р31 на 100 А - 19 штук.

Автоматический выключатель типа А3720Б на 250 А.

Аналогично выполняем выбор остальных распределительных шинопроводов.

3. Выбор ШРА №2.

Таблица 17. - Расчет электрических нагрузок для выбора ШРА №1

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
1	Вертикально- фрезерный	11	25	275	0,17	0,65	47	55	6875
						1,17
2	Горизонтально- расточной	3	18	54	0,14	0,5	8	14	972
						1,73
3	Горизонтально- проточной	4	26	104	0,18	0,65	19	22	2704
						1,17
4	Горизонтально- шлифовальный	1	41	41	0,19	0,65	8	9	1681
						1,17
	Итого по ШРА№1	19	-	474	0,17	1,34	82	110	12232	18	1,34	110	110	156	225

Таблица 18. - Расчет электрических нагрузок для выбора ШРА №2

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
2	Горизонтально- расточной	3	18	54	0,14	0,5	8	14	972
						1,73
4	Горизонтально- шлифовальный	1	41	41	0,19	0,65	8	9	1681
						1,17
5	Горизонтально- фрезерный	10	13	130	0,12	0,4	16	37	1690
						2,29
6	Токарно- винторезный	4	25	100	0,17	0,65	17	20	2500
						1,17
9	Токарный с ЧПУ	2	14	28	0,13	0,45	4	8	392
						1,98
10	Токарно- револьверный	4	40	160	0,2	0,65	32	37	6400
						1,17
	Итого по ШРА№2	24	-	513	0,17	1,47	85	125	13635	19	1,33	113	125	169	244

Выбираем ШРА73 на 250 А.

Длина ШРА равна 57 м.

В состав ШРА входит 19 секций длиной 3 м.

Номинальные токи электроприемников, запитанных от ШРА №2:

А; А; А; А; А; А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 72 штуки.

Рубильники типа Р31 на 100 А - 24 штуки.

Автоматический выключатель типа А3720Б на 250 А.

4. Выбор ШРА №3.

Выбираем ШРА73 на 250 А.

Длина ШРА равна 30 м.

В состав ШРА входит 10 секций длиной 3 м.

Номинальные токи электроприемников, запитанных от ШРА №3:

А; А; А; А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 36 штук.

Рубильники типа Р31 на 100 А - 12 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

5. Выбор ШРА №4.

Таблица 19. - Расчет электрических нагрузок для выбора ШРА №3

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
7	Радиально- сверлильный	8	20	160	0,17	0,65	27	32	3200
						1,17
8	Безцентро- шлифовальный	2	35	70	0,2	0,65	14	16	2450
						1,17
9	Токарный с ЧПУ	1	14	14	0,13	0,45	2	4	196
						1,98
15	Вентустановка №1	1	10	10	0,75	0,8	8	6	100
						0,75
	Итого по ШРА№3	12	-	254	0,2	1,14	51	58	5946	11	1,35	68	58	90	130

Таблица 20. - Расчет электрических нагрузок для выбора ШРА №4

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
10	Токарно- револьверный	4	40	160	0,2	0,65	32	37	6400
						1,17
15	Вентустановка №1	1	10	10	0,75	0,8	8	6	100
						0,75
	Итого по ШРА№4	5	-	170	0,24	1,08	40	43	6500	4	1,92	77	47	90	130

Выбираем ШРА73 на 250 А.

Длина ШРА равна 15 м.

В состав ШРА входит 5 секций длиной 3 м.

Номинальные токи электроприемников, запитанных от ШРА №4:

А; А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 15 штук.

Рубильники типа Р31 на 100 А - 5 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

6. Выбор ШРА №5.

Выбираем ШРА73 на 400 А.

Длина ШРА равна 18 м.

В состав ШРА входит 6 секций длиной 3 м.

Номинальные токи электроприемников, запитанных от ШРА №5:

А; А; А; А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 27 штук.

Рубильники типа Р31 на 100 А - 9 штук.

Автоматический выключатель типа А3790Б на 400 А.

7. Выбор СП №4

Таблица 21. - Расчет электрических нагрузок для выбора ШРА №5

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
11	Нагревательная электропечь	3	42	126	0,8	0,97	101	25	5292
						0,25
13	Электромаслянн. ванна	2	30	60	0,8	0,96	48	14	1800
						0,29
14	Электропечь	2	50	100	0,8	0,96	80	23	5000
						0,29
16	Вентустановка №2	2	13	26	0,7	0,8	18	14	338
						0,75
	Итого по ШРА№5	9	-	312	0,79	0,31	247	76	12430	8	1	247	84	261	377

Таблица 22. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №4

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
12	Электротемич. печь	2	25	50	0,6	0,95	30	10	1250
						0,33
16	Вентустановка №2	1	13	13	0,7	0,8	9	7	169
						0,75
	Итого по СП №4	3	-	63	0,62	0,44	39	17	1419	3	1,22	48	19	52	75

Выбираем СПУ62 - 1/1 на 175 А. Стоимость СП №4 212 грн.

Номинальные токи электроприемников СП №4: А; А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 9 штук. Рубильники типа Р31 на 100 А - 3 штук. Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

Выбор кабелей питающих электроприемники, силовые пункты и кабельных перемычек от ШМА к ШРА.

Выбор сечения жил кабельных перемычек от ШМА к ШРА выбираем по нагреву длительным расчетным током по условию:

,

где I_рШРА - расчетный ток распределительного шинопровода,

I_дл.доп - длительно допустимый ток данного сечения.

Расчетные токи шинопроводов были определены в п.6.1.

Выбор сечения жил кабелей питающих электроприемники и силовые пункты выполняем по выражениям, описанным в п.5.2. Результаты выбора сведем в таблицу 23.

Таблица 23. - Выбор сечений кабелей питающих электроприемники, силовые пункты и кабельных перемычек от ШМА к ШРА. Определение потерь напряжения в шинопроводах.

№ п/п	Наименование электроприемника, СП или шинопровода	n, шт.	Ip (IH), A		1,25IH, A	Длины кабелей, м	Сечение кабелей, мм2	Iдл.доп, А	rуд/xуд, мОм/м	?U, В	?U%, %
1	Вертикально- фрезерный	11	56	0,65	70	11 5.	35	135	1,1	0,4	0,1
				0,76					0,068
2	Горизонтально- расточной	6	52	0,5	65	310; 311.	35	135	1,1	0,6	0,2
				0,87					0,068
3	Горизонтально- проточной	4	58	0,6	73	411.	35	135	1,1	0,9	0,2
				0,8					0,068
4	Горизонтально- шлифовальный	2	91	0,65	114	10; 11.	35	135	1,1	1,3	0,3
				0,76					0,068
5	Горизонтально- фрезерный	10	47	0,4	59	104.	35	135	1,1	0,1	0
				0,92					0,068
6	Токарно- винторезный	4	56	0,65	70	46.	35	135	1,1	0,5	0,1
				0,76					0,068
7	Радиально- сверлильный	8	44	0,65	55	84,5.	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,76					0,068
8	Безцентро- шлифовальный	2	78	0,65	98	24.	35	135	1,1	0,4	0,1
				0,76					0,068
9	Токарный с ЧПУ	3	45	0,45	56	4; 27.	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,89					0,068
10	Токарно- револьверный	8	89	0,65	111	46; 47.	35	135	1,1	0,8	0,2
				0,76					0,068
11	Нагревательная электропечь	3	61	0,97		24; 8.	35	135	1,1	0,9	0,2
				0,24					0,068
12	Электротемич. печь	2	38	0,95		5; 9.	35	135	1,1	0,6	0,2
				0,31					0,068
13	Электромаслянн. ванна	2	45	0,96		24.	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,28					0,068
14	Электропечь	2	75	0,96		24.	35	135	1,1	0,6	0,2
				0,28					0,068
15	Вентустановка №1	2	15	0,8	19	4; 7.	35	135	1,1	0,2	0,1
				0,6					0,068
16	Вентустановка №2	3	23	0,8	29	24; 7.	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,6					0,068
	СП №4	1	75	0,8		16	35	135	1,1	2,2	0,4
				0,6					0,068
	ШМА - ШРА №1	1	225	0,71		1,5	95	240	0,405	0,2	0,1
				0,71					0,064
	ШМА - ШРА №2	1	244	0,67		1,5	120	270	0,32	0,2	0,1
				0,74					0,064
	ШМА - ШРА №3	1	130	0,66		1,5	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,75					0,068
	ШМА - ШРА №4	1	130	0,68		1,5	35	135	1,1	0,3	0,1
				0,73					0,068
	ШМА - ШРА №5	1	377	0,96		1,5	270	2200	0,549/2	0,3	0,3
				0,30					0,065/2

Расчет потерь электроэнергии

Расчет потерь электроэнергии в кабелях и шинопроводах выполним по выражения приведенным в п.5.3. Результаты расчета сведем в таблицу 24.

Таблица 24. - Расчет потерь электроэнергии.

№ п/п	Наименование электроприемника, СП или шинопровода	n, шт.	Ip (IH), A	Суммарная длина кабелей, м	Сечение кабелей, мм2	rуд, мОм/м	?W, Вт·ч
1	Вертикально- фрезерный	11	56	55	35	1,1	1586316
2	Горизонтально- расточной	6	52	63	35	1,1	1566744
3	Горизонтально- проточной	4	58	44	35	1,1	1361318
4	Горизонтально- шлифовальный	2	91	21	50	1,1	1599385
5	Горизонтально- фрезерный	10	47	40	35	1,1	812656
6	Токарно- винторезный	4	56	24	35	1,1	692211
7	Радиально- сверлильный	8	44	36	35	1,1	641002
8	Безцентро- шлифовальный	2	78	8	35	1,1	447641
9	Токарный с ЧПУ	3	45	18	35	1,1	335234
10	Токарно- револьверный	8	89	52	35	1,1	3788212
11	Нагревательная электропечь	3	61	16	35	1,1	547559
12	Электротемич. печь	2	38	14	35	1,1	185929
13	Электромаслянн. ванна	2	45	8	35	1,1	148993
14	Электропечь	2	75	8	35	1,1	413870
15	Вентустановка №1	2	15	11	35	1,1	22763
16	Вентустановка №2	3	23	15	35	1,1	72979
	СП №4	1	75	16	35	1,1	827739
	Кабельная вставка ШМА - ШРА №1	1	225	1,5	95	0,405	257140
	Кабельная вставка ШМА - ШРА №2	1	244	1,5	120	0,32	238935
	Кабельная вставка ШМА - ШРА №3	1	130	1,5	35	1,1	233146
	Кабельная вставка ШМА - ШРА №4	1	130	1,5	35	1,1	233146
	Кабельная вставка ШМА - ШРА №5	1	377	3	70	0,549/2	489299
	ШМА		943				6801658
	ШРА №1		225				1824541
	ШРА №2		244				2112002
	ШРА №3		130				334854
	ШРА №4		130				195843
	ШРА №5		377				1254359
	Суммарное значение			452	35		29025474
				3	70
				1,5	95
				1,5	120

Примечание. В таблице указаны названия электроприемников, силовых пунктов, шинопроводов, расчетные токи данных элементов. Суммарная длина кабелей - это сумма длин кабелей одного сечения, питающих указанные элементы. Потери электроэнергии соответствуют потерям в данных кабелях. Для шинопроводов указаны потери в данных шинопроводах.

Расчет приведенных затрат второго варианта схемы распределительной сети

Определим единовременные капитальные вложения для второго варианта:

1) Стоимость выбранного силового пункта №4:

грн.;

2) В состав ШМА входит 12 секций длиной 6 м (стоимость секции 764 грн.), 2 секции - 3 м (стоимость секции 380 грн.), 1 угловая вертикальная секция (стоимость секции 252 грн.), 1 угловая горизонтальная секция (стоимость секции 232 грн.). Для сборки распределительных шинопроводов необходимо: 53 секции длиной 3 м шинопровода ШРА73 на 250 А (стоимость секции 186 грн.), 6 секций длиной 3 м шинопровода ШРА73 на 400 А (стоимость секции 237 грн.). Суммарная стоимость шинопроводов составит:

грн.;

3) В данном варианте используется 216 предохранителя типа ПН2 на 100 А (стоимость одного предохранителя 10 грн.). Суммарная стоимость предохранителей:

грн.;

4) В данном варианте используется 72 рубильника типа Р31 на 100 А (стоимость одного рубильника 17 грн.). Суммарная стоимость рубильников:

грн.;

5) В данном варианте используется два автоматических выключателя типа А3710Б на 160 А (стоимость одного 440 грн.), три автоматических выключателя типа А3720Б на 250 А (стоимостью 512 грн.) и один - А3790Б на 400 А (стоимостью 884 грн.). Суммарная стоимость автоматических выключателей:

грн.;

6) Для питания электроприемников, силовых пунктов, для кабельных перемычек от ШМА к ШРА в данном варианте используется: 452 м кабеля сечением 35 мм² (стоимость 1 м кабеля 11,8 грн.), 3 м кабеля сечением 70 мм² (стоимость 1 м кабеля 18,2 грн.), 1,5 м кабеля сечением 95 мм² (стоимость 1 м кабеля 22,5 грн.), 1,5 м кабеля сечением 120 мм² (стоимость 1 м кабеля 27,2 грн.). Суммарная стоимость кабелей:

грн.;

7) Единовременные капитальные вложения для первого варианта:

;

грн.

Коэффициенты ежегодных отчислений на амортизацию и текущий ремонт:

i_аКЛ = 2,3%, i_трКЛ = 2%, i_аОб = 2%, i_трОб = 1%.

Стоимость потерь электроэнергии:

грн.;

Стоимость оборудования без учета кабельных линий:

грн.;

Ежегодные эксплуатационные расходы:

грн.;

Приведенные затраты второго варианта схемы распределительной сети:

грн.

7. Технико-экономическое сравнение двух вариантов

Целью сравнения технико-экономических показателей вариантов является определения наиболее экономичного варианта. Основным критерием экономичности является минимум приведенных затрат. Для наглядности сведем рассчитанные в п.5 и п.6 технико-экономические показатели вариантов в таблицу 25.

Таблица 25. - Технико-экономические показатели вариантов.

Показатель	Вариант №1	Вариант №2
Стоимость силовых пунктов КСП , грн.	2924	212
Стоимость шинопроводов КШ , грн.	1396	21692
Стоимость предохранителей КП , грн.	2160	2160
Стоимость рубильников КР , грн.		1224
Стоимость автоматических выключателей КАВ , грн.	4916	3300
Стоимость кабелей ККЛ , грн.	16875	5463
Потери электроэнергии в элементах схемы ?W, кВт·ч	78496	29025
Стоимость потерь электроэнергии СП , грн.	15699	5805
Приведенные затраты З, грн.	20257	11154

Учитывая то, что основным критерием экономичности является минимум приведенных затрат, в качестве основного принимаем вариант №2 приведенные затраты которого на 45% меньше чем у первого варианта.

8. Выбор элементов схемы второго варианта неучтенных в предыдущих расчетах.

При расчете технико-экономических показателей вариантов мы не выполняли выбор

Кабелей и силовых пунктов сварочного участка цеха, так как питание электропотребителей данного участка осуществляется по одной схеме в обоих вариантах.

Выбор силовых пунктов.

1. Выбор СП №1.

От СП №1 питается однофазная сварочная нагрузка, поэтому для определения расчетного тока силового пункта необходимо определить эквивалентную трехфазную мощность машин контактной электросварки. Расчет выполняется по выражениям приведенным в п.2.2. Расчет необходимо вести с учетом выбранного в п.2.2 распределения машин контактной электросварки по парам фаз. С учетом вышесказанного сварочные машины запитанные от СП №1 подключим следующим образом:

АВ: 1 сварочная точечная сварочная машина, 1 сварочная стационарная машина;

ВС: 1 сварочная стационарная машина;

СА: 1 сварочная стационарная машина;

S_АВ = 95+120 = 215 кВА;

S_ВС = 120 кВА;

S_СА = 120 кВА.

Средние и среднеквадратичные нагрузки сварочных машин определены в п.2.2:

S_с3 = 4,28 кВА, S_ск3 = 19,12 кВА;

S_с4 = 3,84 кВА, S_ск3 = 19,2 кВА.

Средняя нагрузка каждой пары фаз:

S_сАВ = 4,28+3,84 = 8,12 кВА;

S_сВС = S_сСА = 3,84 кВА.

Небаланс распределения по парам фаз:

.

Так как Н > 15%, то среднюю мощность всей группы машин определим как:

кВА.

Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз:

кВА;

кВА.

Так как Н > 15%, то расчетную трехфазную нагрузку сварочных машин определим как:

кВА.

Коэффициент мощности группы сварочных машин:

.

Расчетная активная и реактивная нагрузка:

кВт;

квар.

Расчетный ток СП №1:

А.

Номинальный ток сварочной машины определяется по выражению:

,

где S_ск - среднеквадратичная нагрузка сварочной машины;

U_н - номинальное напряжение сети.

Номинальные токи сварочных машин подключенных к СП №1:

А; А.

Выбираем СПУ62 - 1/1 на 175 А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 8 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

2. Выбор СП №2.

От СП №2 питается однофазная сварочная нагрузка и вентустановка №3.

Сварочные машины запитанные от СП №2 подключим следующим образом:

АВ: 1 сварочная шовная роликовая машина, 1 сварочная стационарная рельефная;

ВС: 1 сварочная шовная роликовая машина, 1 сварочная точечная машина, одна сварочная стационарная рельефная машина;

СА: 1 сварочная точечная машина, одна сварочная стационарная рельефная машина.

S_АВ = 60 + 95 = 155 кВА;

S_ВС = 60 + 95 + 95 = 250 кВА;

S_СА = 95 + 95 = 190 кВА.

Средние и среднеквадратичные нагрузки сварочных машин определены в п.2.2:

S_с2 = 1,68 кВА, S_ск3 = 8,4 кВА;

S_с3 = 4,28 кВА, S_ск3 = 19,12 кВА;

S_с5 = 2,57 кВА, S_ск3 = 14,81 кВА.

Средняя нагрузка каждой пары фаз:

S_сАВ = 1,68 + 2,57 = 4,25 кВА;

S_сВС = 1,68 +4,28 + 2,57 = 8,53 кВА;

S_сСА = 4,28 + 2,57 = 6,58 кВА.

Небаланс распределения по парам фаз:

.

Так как Н > 15%, то среднюю мощность всей группы машин определим как:

кВА.

Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз:

кВА;

кВА;

кВА.

Так как Н > 15%, то расчетную трехфазную нагрузку сварочных машин определим как:

кВА.

Коэффициент мощности группы сварочных машин:

.

Расчетная активная и реактивная нагрузка:

кВт;

квар.

Таблица 26. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №2

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
17	Вентустановка №3	1	21	21	0,8	0,8	17	13	441	1	1	17	13
						0,75
	Сварочная нагрузка	7										34	69	77
	Итого по СП №2	8	-									51	99	111	160

Номинальные токи сварочных машин подключенных к СП №1:

А; А; А.

Номинальный ток вентустановки №3:

А.

Выбираем СПУ62 - 5/1 на 280 А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 17 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

3. Выбор СП №3.

От СП №3 питается однофазная сварочная нагрузка и вентустановка №3.

Сварочные машины запитанные от СП №3 подключим следующим образом:

АВ: 1 точечная стационарная сварочная машина;

ВС: 1 точечная стационарная сварочная машина;

СА: 1 точечная стационарная сварочная машина; 1 сварочная шовная роликовая машина.

S_АВ = S_ВС = 70 кВА; S_СА = 70 + 60 = 130 кВА.

Средние и среднеквадратичные нагрузки сварочных машин определены в п.2.2:

S_с1 = 1,68 кВА, S_ск3 = 9,7 кВА;

S_с2 = 1,68 кВА, S_ск3 = 8,4 кВА.

Средняя нагрузка каждой пары фаз:

S_сАВ = S_сВС = 1,68 кВА;

S_сСА = 1,68 + 1,68 = 3,36 кВА.

Небаланс распределения по парам фаз:

.

Так как Н > 15%, то среднюю мощность всей группы машин определим как:

кВА.

Среднеквадратичная нагрузка каждой пары фаз:

кВА;

кВА.

Так как Н > 15%, то расчетную трехфазную нагрузку сварочных машин определим как:

кВА.

Коэффициент мощности группы сварочных машин:

.

Расчетная активная и реактивная нагрузка:

кВт;

квар.

Таблица 27. - Расчет электрических нагрузок для выбора силового пункта №3

№ п/п	Наименование электроприемника	n, шт.	, кВт	, кВт			, кВт	, квар		, шт.		, кВт	, квар	, кВА	, А
17	Вентустановка №3	1	21	21	0,8	0,8	17	13	441	1	1	17	13
						0,75
	Сварочная нагрузка	4										14	31	34
	Итого по СП №3	5	-									31	44	54	78

Номинальные токи сварочных машин подключенных к СП №1:

А; А.

Номинальный ток вентустановки №3: А.

Выбираем СПУ62 - 1/1 на 175 А.

Предохранители типа ПН2 на 100 А - 9 штук.

Автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А.

Выбор автоматического выключателя отключающего цеховую нагрузку.

Условие выбора автоматических выключателей:

,

где I_РУ - расчетный ток цеховой нагрузки,

I_нАВ - номинальный ток автоматического выключателя.

Расчетный ток цеховой нагрузки I_РУ = 943 А.

Выбираем выключатель типа АВМ10С на 1000 А.

Выбор кабелей питающих электроприемники и силовые пункты сварочного участка.

Выбор сечения жил кабелей питающих электроприемники и силовые пункты выполняема по выражениям описанным в п.5.2. Для питания сварочной нагрузки выбираем трехжильные кабели (при подключении сварочной машине на пару фаз используются две жилы кабеля). Результаты выбора сведем в таблицу 28.

Таблица 28. - Выбор сечений кабелей питающих электроприемники и силовые пункты.