Анализ схемы электроснабжения сварочного участка цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика производства и потребителей электроэнергии

2. Расчет электрических нагрузок цеха

3. Расчет осветительной нагрузки

4. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов

5. Расчет и выбор компенсирующих устройств

6. Выбор системы электроснабжения

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии.

В настоящее время при наличии мощных электрических станций, объединённых в электрические системы, имеющих высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удалённостью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей.

В настоящее время разработаны метода расчётов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т. д. В связи с этим большое значение приобретают вопросы подготовки высококвалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.



1. Характеристика производства и потребителей электроэнергии

Сварочный участок предназначен для подготовительных работ с изделиями. Он является частью крупного механического цеха завода тяжелого машиностроения.

На сварочном участке предусмотрены работы различного назначения: ручая электродуговая сварка и наплавка, полуавтоматическая и автоматическая импульсная наплавка под слоем флюса.

Он оборудован электроустановками: термическими сварочными, вентиляционными, а также металлообрабатывающими станками.

Участок имеет механическое, термическое отделение, сварочные посты, отделение импульсной наплавки, где размещено основное оборудование.

Электроприемники, обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция и кондиционирование) относятся к 2 категории надежности электроснабжения, а остальные - к 3. Количество рабочих смен - 2.

Таблица 1 - Перечень электрооборудования сварочного участка цеха.

№ на плане	Наименование электрооборудования	Рэп, кВт	Примечание
1,4	Сварочные преобразователи	12
2	Сварочный полуавтомат	30
3,9,13,16,41	Вентиляционные установки	6
5…7	Сварочные выпрямители	8,8
8,1	Токарные станки импульсной наплавки	15,1
11,12,14,15	Сварочные агрегаты	6,5
17,21,44,46	Кондиционеры	16
18..20	Электропечи сопротивления	48
22...26, 28	Слиткообдирочные станки	4,5
27,35,37…39	Сверлильные станки	1,8
29	Кран-балка	12	ПВ=60%
30,34	Конвейеры ленточные	4,5
31...33,36	Обдирно-шлифовальные станки	5
40	Сварочный стенд	11,2
42,43	Сварочные трансформаторы	28 кВ-А	ПВ=4%
45	Электротраль	2,5	ПВ=25%

2. Расчет электрических нагрузок цеха

Расчет производится методом упорядоченных диаграмм. Этот метод сводится к расчету максимальных расчетных нагрузок электроприемников.

где Кс - коэффициент спроса электроприемников, определяется по [1, таблице 1.5.1];

РЭП - активная мощность электроприемника.

где Рр - средняя активная мощность;

tg ц - коэффициент реактивной мощности.

где Рр - средняя активная мощность;

Qр - средняя реактивная мощность.

где Si - полная мощность i-го электроприемника;

m - масштаб нагрузки.

1) Сварочные преобразователи:

1) Сварочный полуавтомат:



2) Вентиляционные установки:

3) Сварочные выпрямители:

4) Токарные станки импульсной наплавки:



5) Сварочные агрегаты:

6) Кондиционеры:

7) Электропечи сопротивления:



8) Слиткообдирочные станки:

9) Сверлильные станки:

10) Кран- балка:

11) Конвейеры ленточные:

12) шлифовальные станки:

13) Сварочный стенд:

14) Сварочные трансформаторы:



15) Электротраль:

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2:

Таблица 2 - Сводная ведомость нагрузок

№ п/п	Наименование электрооборудования	Количество	Ру, кВт	КИ	ПВ, %	КС	cosц	Рр, кВт	Qр, кВАР	SР,кВА	?Sp, кВА	r
1	Сварочные преобразователи	2	12	0,3		0,35	0,6	4,2	5,5	6,9	13,8	1,4
2	Сварочный полуавтомат	1	30	0,35		0,5	0,5	15	25,9	29,9	29,9	3
3	Вентиляционные установки	5	6	0,65		0,7	0,8	4,12	3,15	5,2	31,2	1,2
4	Сварочные выпрямители	3	8,8	0,25		0,35	0,35	3,08	8	8,57	25,71	1,6
5	Токарные станки импульсной наплавки	2	15,1	0,14		0,16	0,5	2,4	4,15	4,79	9,58	1,5
6	Сварочные агрегаты	4	6,5	0,25		0,35	0,35	2,27	5,9	6,32	2528	1,4
7	Кондиционеры	4	16	0,7		0,9	0,8	14,4	10,8	18	72	2,9
8	Электропечи сопротивления	3	48	0,7		0,8	0,95	38,4	12,67	40,4	121,29	3,6
9	Слиткообдирочные станки	6	4,5	0,14		0,16	0,5	0,72	1,24	1,43	8,58	0,6
10	Сверлильные станки	5	1,8	0,14		0,16	0,5	0,28	0,48	0,54	2,7	0,4
11	Кран-балка	1	12	0,1	60	0,2	0,5	1,8	3,1	3,5	3,5	1
12	Конвейеры ленточные	2	4,5	0,55		0,65	0,75	2,92	2,56	3,88	7,76	1,1
13	Обдирно-шлифовальные станки	4	5	0,14		0,16	0,5	0,8	1,38	1,59	6,36	0,7
14	Сварочный стенд	1	11,2	0,25		0,35	0,7	3,92	3,99	5,59	5,59	1,3
15	Сварочные трансформаторы	2	28 кВА	0,25	4	0,35	0,35	0,68	2,01	2,1	4,2	0,8
16	Электротраль	1	2,5	0,05	25	0,1	0,5	0,125	0,21	0,24	0,24	0,2
											Sц=367,69

3. Расчет осветительной нагрузки

Кроме силовой нагрузки в цехе имеется осветительная нагрузка, расчетная величина которой определяется по формуле (2.1)

Pр.о.= Руст • Кс • КПРА,

Где: Руст - Установочная мощность ламп;

Кс - коэффициент спроса;

КПРА - Коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Для определения установочной мощности ламп необходимо найти их количество, которое зависит от размещения светильников в цехе.

Размещение светильников в плане и в разрезе цеха определяется следующими размерами:

Н=8м, Нв=4м - заданными высотами цеха и вспомогательных помещений; электроэнергия осветительный мощность трансформатор

hc= 2м - расстоянием светильника от перекрытия;

hп= Н - hc - высотой светильника над полом;

hp = 1 м - высотой расчетной поверхности над полом;

h = hп - hp - расчетной высотой;

L - расстояние между соседними светильниками или рядами ламп;

I - расстояние от крайних светильников до стены.

Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте л=L / h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживании, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии.

При лучшем освещении легче обнаруживаются недостатки, допускаемые при обработке деталей и, следовательно, улучшается качество продукции. В свою очередь, недостаточное или нерациональное освещение могут стать причиной повышения травматизма, так как при недостаточной освещенности затрудняется различение опасных частей станков.

Существуют два вида освещения: естественное и искусственное.

Роль естественного освещения в обеспечении благоприятных условий труда на производстве очень велика. За счет дневного света в помещениях можно добиться высокого уровня освещенности на рабочих местах; естественный свет наиболее привычен для глаза человека.

Для искусственного освещения в настоящее время используют несколько видов источников света. Основными из них являются лампы накаливания, люминесцентные лампы, специальные лампы с повышенной световой отдачей - ртутные высокого и сверхвысокого давления.

Для освещения сварочного участка цеха предварительно выбираем светильники РСП 05-700-001с ртутно-кварцевыми лампами с исправленной цветностью типа ДРЛ. Для выбранного светильника РСП 05-700-001, имеющего глубокую кривую силы свечения по [3,с.260,таблица 10.4] принимаем л=1. Для освещения вспомогательных помещений выбраны светильники ЛПО 12-2х40-904 с люминесцентными лампами ЛБ, для которых л=0,9.

Находим значение расчетной высоты h для цеха и вспомогательных помещений по формуле:

,

Следовательно, расстояние между рядами светильников в цехе и во вспомогательных помещениях:

В соответствии с полученными значениями L выполнено размещение светильников в сварочном участке цеха которое показано на рисунке 2.1.



Для определения мощности ламп методом коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый для получения нормы освещённости:

Где Ф - световой поток одного светильника, лм;

Ен - нормированная минимальная освещенность, лк;

Кзап = 1,5 - коэффициент запаса;

S - площадь помещения, m2;

z = 1,15- коэффициент неравномерности для ламп ДРЛ;

?- коэффициент использования светового потока, о.е.;

N- число светильников.

4. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов

В цеху находятся электроприемники второй категории которые обеспечивающие жизнедеятельность(вентиляция и кондиционирование) поэтому на трансформаторной подстанции будут установлены два трансформатора.

Определяем мощность трансформаторов:



,

где SЦ - полная мощность цеха.

Определяем потери в трансформаторе:

C учетом расчетов выбираем 2 трансформатораТМ - 400-10/0,4 - трансформаторы силовые масляные

Технические характеристики трансформатора
Мощность, кВА	400
Напряжение ВН, кВ	10
Напряжение НН, кВ	0,4
Схема и группа соединения	Y/Yн-0, Д/Yн-11
Напряжение к.з. при 75 С, %	4,5
Потери х.х., Вт	830
Длина, мм	1480
Ширина, мм	860
Высота, мм	1610
Масса, кг	1280



5. Расчет и выбор компенсирующих устройств

Расчетную реактивную мощность компенсирующих устройств можно определить из соотношения:

где QK. P. - расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАР;

б - коэффициент, учитывающий повышение cosц естественным способом, принимается б=0,9;

- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации соответственно.

Компенсацию мощности производим до cosц=0.92.

1) Сварочный преобразователь:

2) Сварочный полуавтомат:

3) Сварочный выпрямитель:

4) Токарный станок импульсной наплавки:

5) Сварочные агрегаты:



6) Слиткообдирочные станки:

7) Сверлильные станки:

8) Кран-балка:

9) Обдирно - шлифовальные станки:

10) Сварочный стенд:

11) Сварочный трансформатор:

12) Электротраль:

Компенсирующие устройства буду установлены в точках I, II, III и IV.

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке I равна:

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке II равна:

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке III равна:

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке II равна:

Типы компенсирующих устройств занесены в таблицу 3:

Таблица 3 - Типы компенсирующих устройств

№ п/п	Место установки	Тип компенсирующего устройства	Мощность, кВАр	Номинальный ток фазы, А	Габаритные размеры (ВЧШЧГ)
1	I	УКРМ -0,4-25-УХЛ3	25	36	400 Ч 300 Ч 200
2	II	УКРМ -0,4-5-УХЛ3	5	7	400 Ч 300 Ч 200
3	III	УКРМ -0,4-40-УХЛ3	40	60	600 Ч 600 Ч 200
4	IV	УКРМ -0,4-25-УХЛ3	25	36	400 Ч 300 Ч 200

Структура условного обозначения

Пример маркировки: УКРМ-0,4-40-УХЛ4

Пояснение маркировки:

* УКРМ - установка компенсации реактивной мощности;

* 0,4 - номинальное напряжение, кВ;

* 40 - номинальная мощность, кВАр;

* УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.

6. Выбор системы электроснабжения

Разработка системы электроснабжения

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

- обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

- быть удобные и безопасные в эксплуатации;

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

- иметь конструктивное исполнение, обеспечивающие применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Рекомендуется применять магистральные схемы с числом отходящих от ТП магистралей, не превышающим числа силовых трансформаторов.

Распределительные магистрали предназначены для питания приемников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630А. Питание их осуществляют от главных магистралей или РУ низшего напряжения цеховой подстанции.

Магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если тому не препятствуют территориальные расположения нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели.

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха.

Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляют самостоятельными линиями от силовых пунктов, располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Рекомендуется использовать как наиболее дешевые силовые пункты с предохранителями (типов СП, СПУ, ШРСУЗ). Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат на электрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

Рис. 4.1. Схема электроснабжения цеха



Расчет электрических нагрузок

Для данного проекта выбрана радиальная схема электроснабжения, расчет которой выполняется по алгоритму, показанному в главе 1 данного проекта. Разница заключается в том, что электроприемники распределяются по подключениям, для каждого из которых расчетная нагрузка определяется по отдельности. При этом коэффициенты расчетной нагрузки находятся по [2,табл. 1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников для данного подключения Кр=f(Ки.ср, nэ). Расчет выполнен в таблице 3

Таблица 4.1 Расчет электрических нагрузок низковольтной сети по группам подключения

ЭП, подключаемые к одному шинопроводу или силовому пункту	nф	Номинальная мощность, кВт	Ки	tgф	Рср, кВт	Qср, кВАр	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, кВАр
		одногоЭП	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Сварочные преобразователи (1)	1	22	22	0,3	1,3	6,6	8,58
Сварочный полуавтомат (2)	1	18	18	0,35	1,17	6,3	7,37
Слиткообдирочные станки (22-26)	5	6,5	32,5	0,14	1,73	4,55	7,87
Вентиляционные установки (3)	1	9	9	0,65	0,75	5,85	4,39
Итого по СП1	8	55,5	81,5	0,28	0,75	23,3	28,21	7	1,3	30,29	36,67
Кондиционеры (17,21)	2	12	24	0,7	1,73	16,8	29,06
Электропечи сопротивления (18-20)	3	75	225	0,7	0,3	157,5	47,25
Итого по СП2	5	87	249	0,7		174,3	76,31	7	1	174,30	76,31
Вентиляционные установки (41)	1	9	9	0,65	0,75	5,85	4,39
Сварочные трансформаторы (42,43)	2	5,76	11,52	0,25	1,73	2,88	4,98
Кран-балка (29)	1	3,87	3,87	0,1	0,62	0,387	0,24
Итого по СП3	4	18,63	24,39	0,37		9,117	9,61	5	1,2	10,94	11,53
Кондиционеры (44,46)	2	12	24	0,7	1,73	16,8	29,06
Электроталь (45)	1	1,75	1,75	0,05	0,62	0,0435	0,03
Сварочный стенд (40)	1	8,7	8,7	0,25	1,3	2,175	2,83
Конвейеры ленточные (30,34)	2	3	6	0,55	1	3,3	3,30
Сверлильные станки (37-39)	3	2,2	6,6	0,14	1,73	0,924	1,60
Обдирно-шлифовальные станки (31-33)	3	4	12	0,14	1,73	1,68	2,91
Итого по СП4	12	30,77	58,17	0,13		7,5621	10,08	10	1,8	13,61	18,14
Сварочные преобразователи (4)	1	22	22	0,3	1,3	6,6	8,58
Сварочные выпрямители (5-7)	3	12,2	36,6	0,25	1,3	9,15	11,90
Вентиляционные установки (9)	1	9	9	0,65	0,75	5,85	4,39
Токарные станки импульсной наплавки (8,10)	2	10,5	21	0,14	1,73	2,94	5,09
Итого по СП5	5	53,7	88,6	0,27		24,54	29,95	8	1,3	31,90	38,93



Заключение

В данном курсовом проекте разработана схема электроснабжения сварочного участка цеха. В начале проектирования была определена расчетная нагрузка цеха в целом, по которой выбран силовой трансформатор ТМ-630/10.

Проектирование системы внутреннего электроснабжения основывается на общих принципах построения схем внутризаводского распределения электроэнергии. Основными критериями при проектировании являются техническая применимость и экономичность проекта. Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы электроснабжения.

В данной работе было рассчитано искусственное освещение цеха, выбраны светильники и лампы, рассчитано их количество и расположение. Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности.

Все выбранное оборудование было проверено на стойкость к токам КЗ и согласованность между собой.



Список используемой литературы

1. Барыбин Ю.Г. "Справочник по проектированию электроснабжения", М.: "Энергоатомиздат", 1990.

2. Блок В. М.: "Пособие к курсовому и дипломному проектированию", М.: "ВШ", 1990.

3. Неклепаев Б.Н. "Электрическая часть электростанций", М.: "Энергоатомиздат", 1989.

4. ПУЭ, М.: "Энергоатомиздат", 2000.

5. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под ред. Барыбина Ю.Г., Федорова Л.Е. и др., М.: "Энергоатомиздат", 1991.

6. Справочник электромонтера. Под ред. А.Д. Смирнова. Смирнов Л.П. Монтаж кабельных линий, М.: Энергия, 1968.

7. Трунковский А.Е. "Обслуживание электрооборудования промышленных предприятий", М: Высшая школа, 1977.

8. Фёдоров А.А., Старкова Л.Е. "Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования", М.: "Энергоатомиздат", 1987.

9.Шеховцов В.П. “Расчет и проектирование схем электроснабжения.”, “М.Форум-Инфа-М”,2005.

10. Конюхова Е.А. "Электроснабжение объектов" М.:"АКАДЕМИЯ",2004.

Размещено на Allbest.ru