Проектирование систем электроснабжения станкостроительного завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическая программа России предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Это диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: создание экономичных и надежных систем электроснабжения, автоматизированного электропривода и систем управления.

Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования; реконструкцию устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных ресурсов; улучшение структуры производства; преобразование и использование энергетических ресурсов.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии.

Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров.

Важнейшим этапом в развитии творческой деятельности будущих специалистов является курсовое проектирование, в ходе которого развиваются навыки самостоятельного решения инженерных задач и практического применения теоретических знаний. В области электроснабжения потребителей эти задачи предусматривают повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрение и рациональную эксплуатацию высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении. При проектировании систем электроснабжения существенно проявляется взаимное влияние многих факторов, таких как качество электроэнергии, выбор силовых трансформаторов, компенсация реактивной мощности и др. рассматриваемых с единых позиций, что заостряет внимание студентов на многообразии технических решений, из которых целесообразные могут быть получены только в процессе творческой работы

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

Рассматриваем станкостроительный завод в состав которого входит ремонтно-механический цех.

Проектируемый цех оснащен различными токарными станками, сварочными аппаратами, системой вентиляции воздуха. Все электроприемники относятся ко второй категории электроснабжения по ПУЭ.

Все электроприемники рассчитаны на напряжение 400В, ток переменный трехфазный, частотой 50Гц. Отклонение напряжения не должно превышать ±5%.

Площадь ремонтно-механического цеха составляет: 825м²

Общее количество электроприемников: 70штук.

Электроприемники относятся ко 2 категории электраснабжения, перерыв в электроснабжении которых приводит к значительному ущербу предприятия , массовому браку продукции , расстройству сложного технологического процесса , массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта.

Самый мощный электроприемник: Электропеч 60кВт

Самый маломощный электроприемник: Шлифовальный станок 1,1кВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица1.1

	Название цеха	Р,кВт	Ки	Кс	cosf
1	2	3	4	5	6
1	Заводоуправление	350	0,5	0,6	0,7
2	Столовая	350	0,5	0,6	0,9
3	Механосборочный цех	1400	0,35	0,45	0,75
4	Ремонтномеханический цех	332,88	0,3	0,4	0,7
5	Термический цех	2100	0,6	0,65	0,75
6	Склад	250	0,4	0,5	0,8

Расчетным является цех №4: Ремонтно-механический цех.

В данном цехе расположены 70 электроприемников. Все электроприемники работают от переменного напряжения 380В частотой 50Гц. Все электроприемники являются потребителями 2 категории.

Перечень электроприемников представлен в таблице

Таблица 1.2.

№	Наименование	Рпасп,кВт	ПВ	Кз	tgf	cosf
1	2	3	4	5	6	7
1	Копировальный станок	10,4	40	0,75	1,17	0,7
2	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	14,5	40	0,75	1,17	0,7
3	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,17	0,7
4	Токарно-винторезный станок	8	40	0,75	1,17	0,7
5	Универсальный круглошлифовальный станок	10,7	40	0,75	1,17	0,7
6	Плоскошлифовальный станок	12	40	0,75	1,17	0,7
7	Кругло-шлифовальный станок	2	40	0,75	1,17	0,7
8	Универсальный внутришлифовальный станок	15	40	0,75	1,17	0,7
9	Токарно-револьверный станок	18,5	40	0,75	1,17	0,7
10	Горизонтальный токарно-фрезерный станок	25	40	0,75	1,17	0,7
11	Универсальный вертикально сверлильный станок	2,5	40	0,75	1,17	0,7
12	Шлифовальный станок	1,1	40	0,75	1,17	0,7
13	Вертикальный настольный сверлильный станок	1,5	40	0,75	1,17	0,7
14	Вертикальный настольный сверлильный станок	1,5	40	0,75	1,17	0,7
15	Сверлильный станок	4	40	0,75	1,17	0,7
16	Сверлильный станок	4	40	0,75	1,17	0,7
17	Выпрямитель сварочный	32	25	0,65	1,17	0,7
18	Выпрямитель сварочный	32	25	0,65	1,17	0,7
19	Вентилятор	5,5	100	0,9	1,02	0,7
20	Установка плазменной сварки	24	25	0,65	0,62	0,9
21	Полуавтомат заточный для дисковых пил	5	40	0,75	1,17	0,7
22	Универсальный заточной станок	4,5	40	0,75	1,17	0,7
23	Универсальный заточной станок	4,5	40	0,75	1,17	0,7
24	Токарно-винторезный станок	7,1	40	0,75	1,17	0,7
25	Горизонтальный фрезерный станок	12	40	0,75	1,17	0,7
26	Вентилятор	5,5	100	0,9	1,02	0,7
27	Вентилятор	5,5	100	0,9	1,02	0,7
28	Сушильный шкаф	10	100	0,9	0,48	0,9
29	Электропечь сопротивления камерная	8,5	100	0,9	0,48	0,9
30	Компрессор	37	100	0,9	1,17	0,7
31	Компрессор	37	100	0,9	1,17	0,7
32	Обдирочно-шлифовальный станок	2,8	40	0,75	1,17	0,7
33	Обдирочно-шлифовальный станок	2,8	40	0,75	1,17	0,7
34	Вентилятор	5,5	100	0,9	1,17	0,7
35	Автомат абразивно-отрезной	33	40	0,75	1,17	0,7
36	Ножницы кривошипные	9	25	0,75	1,17	0,7
37	Ножницы кривошипные	18,5	25	0,75	1,17	0,7
38	Пресс однокривошипный	10	25	0,75	1,17	0,7
39	Пресс однокривошипный	15	25	0,75	1,17	0,7
40	Станок ножовочный	2,5	40	0,75	1,17	0,7
41	Станок ножовочный	2,5	40	0,75	1,17	0,7
42	Пресс ножницы комбинированные	4,8	25	0,75	1,17	0,7
43	Машина листогибочная	10,1	25	0,75	1,17	0,7
44	Станок отрезной круглопильный	10,1	40	0,75	1,17	0,7
45	Широко-универсальный фрезерный станок	10,3	40	0,75	1,17	0,7
46	Горизонтальный фрезерный станок	12	40	0,75	1,17	0,7
47	Горизонтальный фрезерный станок	12	40	0,75	1,17	0,7
48	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	14,5	40	0,75	1,17	0,7
49	Горизонтальный фрезерный станок	12	40	0,75	1,17	0,7
50	Универсальный консольный фрезерный станок	8	40	0,75	1,17	0,7
51	Токарно-винторезный станок	23	40	0,75	1,33	0,6
52	Токарно-винторезный станок	23	40	0,75	1,33	0,6
53	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,33	0,6
54	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,33	0,6
55	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,33	0,6
56	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,33	0,6
57	Токарно-винторезный станок повышеной точности	1,6	40	0,75	1,33	0,6
58	Токарно-винторезный станок	12	40	0,75	1,33	0,6
59	Токарно-винторезный станок	12	40	0,75	1,33	0,6
60	Токарно-винторезный станок	13	40	0,75	1,33	0,6
61	Токарно-винторезный станок	23	40	0,75	1,33	0,6
62	Токарно-винторезный станок	1,1	40	0,75	1,33	0,6
63	Координатно-расточной станок	10	40	0,75	1,33	0,6
64	Элетропечь	60	100	0,9	0,48	0,9
65	Элетропечь	24	100	0,9	0,48	0,9
66	Элетропечь	60	100	0,9	0,48	0,9
67	Элетропечь	8,5	100	0,9	0,48	0,9
68	Элетропечь	8,5	100	0,9	0,48	0,9
69	Элетропечь	25	100	0,9	0,48	0,9
70	Элетропечь	60	100	0,9	0,48	0,9

ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Напряжение каждого звена системы электроснабжения следует выбирать с учетом напряжений смежных звеньев для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом. Предпочтение при выборе вариантов следует отдавать варианту с более высоким напряжением даже при небольших экономических преимуществах низшего из сравниваемых напряжений.

Для питания крупных и особо крупных предприятий следует применять напряжения 110, 220, 330, 500 кВ. На первых ступенях распределения энергии на крупных предприятиях следует применять напряжение 110 и 220 кВ.

Рассмотрим следующие варианты питающего напряжения: 35 кВ, 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ.

Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности для полного или частичного внутризаводского распределения электроэнергии при наличии:

a) Крупных электроприемников на 35 кВ: мощных сталеплавильных печей, мощных ртутных выпрямительных установок;

б) Удаленных нагрузок и других условий, требующих для питания потребителей повышенного напряжения

в) Схемы "глубокого ввода" для питания группы подстанций 35/0,4 кВ малой и средней мощности.

Преимущество напряжения 20кВ по сравнению с напряжением 35кВ заключается в более простом устройстве сети и более дешевых коммутационно-защитных аппаратах. Но с другой стороны, повышение питающего напряжение уменьшает потери в питающих линиях.

По сравнению с напряжением 10 кВ при напряжении 20 кВ снижаются потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения и токи КЗ в сетях. Необходимо отметить, что, несмотря на имеющиеся преимущества, применение напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием электрооборудования на это напряжение.

Напряжения 10 кВ должно широко применятся дня внутризаводского распределения энергии:

a) на крупных предприятиях с мощными двигателями, допускающими непосредственное присоединение к сети 10 кВ;

б) На предприятии небольшой и средней мощности при отсутствии или небольшом числе двигателей, которые могли бы непосредственно присоединены к напряжению 6 кВ.

Напряжение 6 кВ широко используют на промышленных предприятиях: на средних по мощности предприятиях -- для питающих и распределительных сетей.

Напряжение 10 кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают приемники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ. Поскольку рассматриваемый в данном курсовом проекте ремонтно-механический цех не имеет приемников электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ, то целесообразно, выбирая между 6 и 10 кВ, остановить свой выбор на напряжении питания 10 кВ.

Так как на предприятии присутствуют электроприемники только на 0,4 кВ, то будет более целесообразным остановить свой выбор на напряжении 10кВ. Использование этого напряжения значительно снижает потери электроэнергии в сети электроснабжения, по сравнению с напряжением 6 кВ, и из за малой потребляемой мощности предприятием, получается выгодней по сравнению с напряжением 20 кВ.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Расчет первого уровня электрических нагрузок

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Расчёт заключается в определении расчётной мощности каждого электроприёмника в зависимости от режима работы.

По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и энергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надёжность работы электрооборудования.

Продемонстрируем расчет на примере одного электроприемника.

№13. Вертикальный настольный сверлильный станок.

Определим активную номинальную мощность:

Этот станок работает в повторно-кратковременном режиме.

ПВ- режим работы электропримника, взят из таблицы №2

(1)

Электрическая нагрузка создаваемая одним ЭП (активная и реактивная):

К_з-коэффициент загрузки, взят из таблицы №2

(2)

(3)

Полная нагрузка создаваемая одним электроприемником.

(4)

Определим рабочий ток.

(5)

Определим пусковой ток.

К_пуск- коэффициент запуска, зависит от условий пуска.

(6)

№	Наименование	Pном, кВт	Рм,кВт1	Qм1,кВАр	Sм1,кВА	Iн,A	Iпуск,А
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Копировальный станок	6,58	4,93	5,77	7,59	11,53	57,66
2	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	9,17	6,88	8,04	10,58	16,08	80,38
3	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	7,21	9,49	14,41	72,07
4	Токарно-винторезный станок	5,06	3,79	4,44	5,84	8,87	44,35
5	Универсальный круглошлифовальный станок	6,77	5,08	5,93	7,81	11,86	59,32
6	Плоскошлифовальный станок	7,59	5,69	6,65	8,76	13,31	66,53
7	Кругло-шлифовальный станок	1,26	0,95	1,11	1,46	2,22	11,09
8	Универсальный внутришлифовальный станок	9,49	7,12	8,32	10,95	16,63	83,16
9	Токарно-револьверный станок	11,7	8,78	10,3	13,5	20,51	102,6
10	Горизонтальный токарно-фрезерный станок	15,81	11,9	13,9	18,24	27,72	138,6
11	Универсальный вертикально сверлильный станок	1,58	1,19	1,39	1,82	2,77	13,86
12	Шлифовальный станок	0,7	0,52	0,61	0,8	1,22	6,1
13	Вертикальный настольный сверлильный станок	0,95	0,71	0,83	1,09	1,66	8,32
14	Вертикальный настольный сверлильный станок	0,95	0,71	0,83	1,09	1,66	8,32
15	Сверлильный станок	2,53	1,9	2,22	2,92	4,44	22,18
16	Сверлильный станок	2,53	1,9	2,22	2,92	4,44	22,18
17	Выпрямитель сварочный	16	10,4	12,2	16	24,31	121,6
18	Выпрямитель сварочный	16	10,4	12,2	16	24,31	121,6
19	Вентилятор	5,5	4,95	5,05	7,07	10,74	53,72
20	Установка плазменной сварки	12	7,8	4,83	9,18	13,94	69,71
21	Полуавтомат заточный для дисковых пил	3,16	2,37	2,77	3,65	5,54	27,72
22	Универсальный заточной станок	2,85	2,13	2,5	3,28	4,99	24,95
23	Универсальный заточной станок	2,85	2,13	2,5	3,28	4,99	24,95
24	Токарно-винторезный станок	4,49	3,37	3,94	5,18	7,87	39,36
25	Горизонтальный фрезерный станок	7,59	5,69	6,65	8,76	13,31	66,53
26	Вентилятор	5,5	4,95	5,05	7,07	10,74	53,72
27	Вентилятор	5,5	4,95	5,05	7,07	10,74	53,72
28	Сушильный шкаф	10	9	4,36	10	15,19	75,97
29	Электропечь сопротивления камерная	8,5	7,65	3,71	8,5	12,91	64,57
30	Компрессор	37	33,3	38,9	51,23	77,84	389,2
31	Компрессор	37	33,3	38,9	51,23	77,84	389,2
32	Обдирочно-шлифовальный станок	1,77	1,33	1,55	2,04	3,1	15,52
33	Обдирочно-шлифовальный станок	1,77	1,33	1,55	2,04	3,1	15,52
34	Вентилятор	5,5	4,95	5,79	7,62	11,57	57,85
35	Автомат абразивно-отрезной	20,87	15,7	18,3	24,08	36,59	182,9
36	Ножницы кривошипные	4,5	3,38	3,95	5,19	7,89	39,44
37	Ножницы кривошипные	9,25	6,94	8,11	10,67	16,22	81,08
38	Пресс однокривошипный	5	3,75	4,38	5,77	8,77	43,83
39	Пресс однокривошипный	7,5	5,63	6,58	8,65	13,15	65,74
40	Станок ножовочный	1,58	1,19	1,39	1,82	2,77	13,86
41	Станок ножовочный	1,58	1,19	1,39	1,82	2,77	13,86
42	Пресс ножницы комбинированные	2,4	1,8	2,1	2,77	4,21	21,04
43	Машина листогибочная	5,05	3,79	4,43	5,83	8,85	44,27
44	Станок отрезной круглопильный	6,39	4,79	5,6	7,37	11,2	55,99
45	Широко-универсальный фрезерный станок	6,51	4,89	5,71	7,52	11,42	57,1
46	Горизонтальный фрезерный станок	7,59	5,69	6,65	8,76	13,31	66,53
47	Горизонтальный фрезерный станок	7,59	5,69	6,65	8,76	13,31	66,53
48	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	9,17	6,88	8,04	10,58	16,08	80,38
49	Горизонтальный фрезерный станок	7,59	5,69	6,65	8,76	13,31	66,53
50	Универсальный консольный фрезерный станок	5,06	3,79	4,44	5,84	8,87	44,35
51	Токарно-винторезный станок	14,55	10,9	14,6	18,18	27,63	138,1
52	Токарно-винторезный станок	14,55	10,9	14,6	18,18	27,63	138,1
53	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	8,22	10,28	15,61	78,07
54	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	8,22	10,28	15,61	78,07
55	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	8,22	10,28	15,61	78,07
56	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	8,22	10,28	15,61	78,07
57	Токарно-винторезный станок повышеной точности	1,01	0,76	1,01	1,26	1,92	9,61
58	Токарно-винторезный станок	7,59	5,69	7,59	9,49	14,41	72,07
59	Токарно-винторезный станок	7,59	5,69	7,59	9,49	14,41	72,07
60	Токарно-винторезный станок	8,22	6,17	8,22	10,28	15,61	78,07
61	Токарно-винторезный станок	14,55	10,9	14,6	18,18	27,63	138,1
62	Токарно-винторезный станок	0,7	0,52	0,7	0,87	1,32	6,61
63	Координатно-расточной станок	6,32	4,74	6,32	7,91	12,01	60,06
64	Элетропечь	60	54	26,2	60	91,16	455,8
65	Элетропечь	24	21,6	10,5	24	36,46	182,3
66	Элетропечь	60	54	26,2	60	91,16	455,8
67	Элетропечь	8,5	7,65	3,71	8,5	12,91	64,57
68	Элетропечь	8,5	7,65	3,71	8,5	12,91	64,57
69	Элетропечь	25	22,5	10,9	25	37,98	189,9
70	Элетропечь	60	54	26,2	60	91,16	455,8
	Итого	735,45	601	547	829,22	1260	6299

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Расположение цеховой трансформаторной подстанции(ЦТП) вблизи питаемых ими нагрузок позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность цеховой электрической сети. Это приводит к уменьшению расхода проводникового материала и снижению потерь электроэнергии в СЭС.

Формулы для определения ЦЭН:

Координаты электроприемников представлены в таблице.

№	Наименование	X	Y	PX	PY	QX	QY
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Копировальный станок	1	30	7,59	227,70	11,53	345,90
2	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	1,5	28	15,87	296,24	24,12	450,24
3	Токарно-винторезный станок	0,6	27	5,69	256,23	8,65	389,07
4	Токарно-винторезный станок	2,3	27,3	13,43	159,43	20,40	242,15
5	Универсальный круглошлифовальный станок	2,3	26,5	17,96	206,97	27,28	314,29
6	Плоскошлифовальный станок	0,7	24	6,13	210,24	9,32	319,44
7	Кругло-шлифовальный станок	2,1	25	3,07	36,50	4,66	55,50
8	Универсальный внутришлифовальный станок	1,5	23	16,43	251,85	24,95	382,49
9	Токарно-револьверный станок	1,5	21	20,25	283,50	30,77	430,71
10	Горизонтальный токарно-фрезерный станок	1,6	20,2	29,18	368,45	44,35	559,94
11	Универсальный вертикально сверлильный станок	2,4	14,3	4,37	26,03	6,65	39,61
12	Шлифовальный станок	1	14,5	0,80	11,60	1,22	17,69
13	Вертикальный настольный сверлильный станок	0,5	13,5	0,55	14,72	0,83	22,41
14	Вертикальный настольный сверлильный станок	0,5	12	0,55	13,08	0,83	19,92
15	Сверлильный станок	0,5	10,5	1,46	30,66	2,22	46,62
16	Сверлильный станок	0,5	9,5	1,46	27,74	2,22	42,18
17	Выпрямитель сварочный	2,2	8,5	35,20	136,00	53,48	206,64
18	Выпрямитель сварочный	1,3	8,5	20,80	136,00	31,60	206,64
19	Вентилятор	1,5	7	10,61	49,49	16,11	75,18
20	Установка плазменной сварки	2,2	6,4	20,20	58,75	30,67	89,22
21	Полуавтомат заточный для дисковых пил	2,9	5,8	10,59	21,17	16,07	32,13
22	Универсальный заточной станок	1,2	5,1	3,94	16,73	5,99	25,45
23	Универсальный заточной станок	1,2	4	3,94	13,12	5,99	19,96
24	Токарно-винторезный станок	1,2	2,4	6,22	12,43	9,44	18,89
25	Горизонтальный фрезерный станок	2,3	1,3	20,15	11,39	30,61	17,30
26	Вентилятор	1,2	1	8,48	7,07	12,89	10,74
27	Вентилятор	2,5	2,3	17,68	16,26	26,85	24,70
28	Сушильный шкаф	2,3	3,5	23,00	35,00	34,94	53,17
29	Электропечь сопротивления камерная	2,7	4,5	22,95	38,25	34,86	58,10
30	Компрессор	6	0,6	307,38	30,74	467,04	46,70
31	Компрессор	6	1,6	307,38	81,97	467,04	124,54
32	Обдирочно-шлифовальный станок	7,5	0,8	15,30	1,63	23,25	2,48
33	Обдирочно-шлифовальный станок	7,5	1,6	15,30	3,26	23,25	4,96
34	Вентилятор	4,9	5	37,34	38,10	56,69	57,85
35	Автомат абразивно-отрезной	5,8	3	139,66	72,24	212,22	109,77
36	Ножницы кривошипные	6	4,6	31,14	23,87	47,34	36,29
37	Ножницы кривошипные	6	5,8	64,02	61,89	97,32	94,08
38	Пресс однокривошипный	6	7,4	34,62	42,70	52,62	64,90
39	Пресс однокривошипный	6	9,3	51,90	80,45	78,90	122,30
40	Станок ножовочный	5,6	10,4	10,19	18,93	15,51	28,81
41	Станок ножовочный	4,2	10	7,64	18,20	11,63	27,70
42	Пресс ножницы комбинированные	3,1	10	8,59	27,70	13,05	42,10
43	Машина листогибочная	5,7	12,7	33,23	74,04	50,45	112,40
44	Станок отрезной круглопильный	3,3	13	24,32	95,81	36,96	145,60
45	Широко-универсальный фрезерный станок	5,6	14,5	42,11	109,04	63,95	165,59
46	Горизонтальный фрезерный станок	4,5	14,5	39,42	127,02	59,90	193,00
47	Горизонтальный фрезерный станок	6,4	20,8	56,06	182,21	85,18	276,85
48	Горизонтальный консольно-фрезерный станок	4,9	20,8	51,84	220,06	78,79	334,46
49	Горизонтальный фрезерный станок	6,3	22,4	55,19	196,22	83,85	298,14
50	Универсальный консольный фрезерный станок	4,9	22,4	28,62	130,82	43,46	198,69
51	Токарно-винторезный станок	6,15	23,4	111,81	425,41	169,92	646,54
52	Токарно-винторезный станок	4,9	23,4	89,08	425,41	135,39	646,54
53	Токарно-винторезный станок	6,2	24,3	63,74	249,80	96,78	379,32
54	Токарно-винторезный станок	4,9	24,3	50,37	249,80	76,49	379,32
55	Токарно-винторезный станок	6,2	25,5	63,74	262,14	96,78	398,06
56	Токарно-винторезный станок	4,7	25,5	48,32	262,14	73,37	398,06
57	Токарно-винторезный станок повышеной точности	6,1	26,6	7,69	33,52	11,71	51,07
58	Токарно-винторезный станок	4,9	26,6	46,50	252,43	70,61	383,31
59	Токарно-винторезный станок	6,1	27,7	57,89	262,87	87,90	399,16
60	Токарно-винторезный станок	4,6	27,7	47,29	284,76	71,81	432,40
61	Токарно-винторезный станок	6	28,7	109,08	521,77	165,78	792,98
62	Токарно-винторезный станок	7	29	6,09	25,23	9,24	38,28
63	Координатно-расточной станок	5,9	30,5	46,67	241,26	70,86	366,31
64	Элетропечь	5	19,5	640,00	2496,00	972,40	3792,36
65	Элетропечь	5,7	17,7	136,80	424,80	207,82	645,34
66	Элетропечь	5,4	15,5	691,20	1984,00	1050,19	3014,44
67	Элетропечь	4,2	18,233	35,70	154,98	54,22	235,39
68	Элетропечь	4,3	16,9	36,55	143,65	55,51	218,18
69	Элетропечь	3	19,4	75,00	485,00	113,94	736,81
70	Элетропечь	2,1	16,4	268,80	2099,20	408,41	3189,47
	ИТОГО			3273,32	12136,39	2697,88	9653,59

Значения координат для ЦЭН цеха

По условиям технологического процесса мы не можем разместить ЦТП в указанном месте, поэтому выносим его за пределы здания, смещая в сторону подвода питания.

ВЫБОР СЕЧЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ 1УР

Произведем выбор марки и сечения проводов для каждого электроприемника.

Необходимо подобрать такие сечения проводников, длительные нагрузки которых равны расчетным токам данного участка сети или больше их.

В ПУЭ (Правила устройства электроустановок) Глава 1.3. говорится:

Настоящая глава Правил распространяется на выбор сечений электрических проводников (неизолированные и изолированные провода, кабели и шины) по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Если сечение проводника, определенное по этим условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям (термическая и электродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и отклонения напряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

При выборе сечений проводников должны выполняться следующие требования:

1. По длительно допустимому току:

2. По потере напряжения:

По нормам допускаются следующие пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников:

2.1. Для ламп освещения жилых зданий, аварийного и наружного освещения, выполненного светильниками, ;

2.2. Для электродвигателей .

В связи с этим каждый участок линии необходимо проверить на допустимую потерю напряжения.

Потеря напряжения в трехфазной сети определяется по формулам:

В качестве примера произведем выбор сечения для одного электроприемника и проверим его на допустимую потерю напряжения:

Потери напряжения не превышают допустимые нормы.

Результаты расчетов для остальных электроприемников сведем в таблицу

№ п/п	Iном, А	Сечение, кв.мм	Iдоп, А	Длинна, м	Ryd,Ом/км	Xyd,Ом/км	cosf	sinf	dU,B	dU,%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	11,53	4	27	15,9	7,85	0,12	0,65	0,760	1,649	0,434
2	16,08	4	27	11,4	7,85	0,12	0,65	0,760	1,649	0,434
3	14,41	4	27	10,1	7,85	0,12	0,65	0,760	1,309	0,345
4	8,87	4	27	6,7	7,85	0,12	0,65	0,760	0,535	0,141
5	11,86	4	27	4,1	7,85	0,12	0,65	0,760	0,437	0,115
6	13,31	4	27	6,52	7,85	0,12	0,65	0,760	0,781	0,205
7	2,22	4	27	1,9	7,85	0,12	0,65	0,760	0,038	0,010
8	16,63	4	27	3,98	7,85	0,12	0,65	0,760	0,595	0,157
9	20,51	4	27	4,27	7,85	0,12	0,65	0,760	0,788	0,207
10	27,72	6	32	7,61	4,9	0,12	0,65	0,760	1,197	0,315
11	2,77	4	27	4,9	7,85	0,12	0,65	0,760	0,122	0,032
12	1,22	4	27	8,31	7,85	0,12	0,65	0,760	0,091	0,024
13	1,66	4	27	10,36	7,85	0,12	0,65	0,760	0,155	0,041
14	1,66	4	27	12,62	7,85	0,12	0,65	0,760	0,188	0,050
15	4,44	4	27	4,89	7,85	0,12	0,65	0,760	0,195	0,051
16	4,44	4	27	6,84	7,85	0,12	0,65	0,760	0,273	0,072
17	24,31	4	27	4,99	7,85	0,12	0,65	0,760	1,091	0,287
18	24,31	4	27	6,99	7,85	0,12	0,65	0,760	1,529	0,402
19	10,74	4	27	9,05	7,85	0,12	0,7	0,714	0,940	0,247
20	13,94	4	27	8,34	7,85	0,12	0,85	0,527	1,356	0,357
21	5,54	4	27	7,57	7,85	0,12	0,65	0,760	0,377	0,099
22	4,99	4	27	4,23	7,85	0,12	0,65	0,760	0,190	0,050
23	4,99	4	27	4,7	7,85	0,12	0,65	0,760	0,211	0,056
24	7,87	4	27	6,8	7,85	0,12	0,65	0,760	0,481	0,127
25	13,31	4	27	7,94	7,85	0,12	0,65	0,760	0,951	0,250
26	10,74	4	27	8,97	7,85	0,12	0,7	0,714	0,931	0,245
27	10,74	4	27	5,74	7,85	0,12	0,7	0,714	0,596	0,157
28	15,19	4	27	1,47	7,85	0,12	0,9	0,436	0,275	0,072
29	12,91	4	27	0,72	7,85	0,12	0,9	0,436	0,115	0,030
30	77,84	35	90	8,9	0,84	0,12	0,65	0,760	0,765	0,201
31	77,84	35	90	9	0,84	0,12	0,65	0,760	0,773	0,203
32	3,1	4	27	11,24	7,85	0,12	0,65	0,760	0,313	0,082
33	3,1	4	27	11,49	7,85	0,12	0,65	0,760	0,320	0,084
34	11,57	4	27	2,24	7,85	0,12	0,65	0,760	0,233	0,061
35	36,59	10	42	3,45	2,94	0,12	0,65	0,760	0,438	0,115
36	7,89	4	27	3,4	7,85	0,12	0,65	0,760	0,241	0,064
37	16,22	4	27	5,58	7,85	0,12	0,65	0,760	0,814	0,214
38	8,77	4	27	8,4	7,85	0,12	0,65	0,760	0,663	0,174
39	13,15	4	27	11	7,85	0,12	0,65	0,760	1,301	0,342
40	2,77	4	27	4,69	7,85	0,12	0,65	0,760	0,117	0,031
41	2,77	4	27	1	7,85	0,12	0,65	0,760	0,025	0,007
42	4,21	4	27	0,24	7,85	0,12	0,65	0,760	0,009	0,002
43	8,85	4	27	7,55	7,85	0,12	0,65	0,760	0,601	0,158
44	11,2	4	27	4,63	7,85	0,12	0,65	0,760	0,466	0,123
45	11,42	4	27	10,4	7,85	0,12	0,65	0,760	1,068	0,281
46	13,31	4	27	8,84	7,85	0,12	0,65	0,760	1,058	0,279
47	13,31	4	27	5,47	7,85	0,12	0,65	0,760	0,655	0,172
48	16,08	4	27	3,3	7,85	0,12	0,65	0,760	0,477	0,126
49	13,31	4	27	5,24	7,85	0,12	0,65	0,760	0,627	0,165
50	8,87	4	27	0,8	7,85	0,12	0,65	0,760	0,064	0,017
51	27,63	6	32	4,14	4,9	0,12	0,6	0,800	0,602	0,158
52	27,63	6	32	1,6	4,9	0,12	0,6	0,800	0,232	0,061
53	15,61	4	27	5,9	7,85	0,12	0,6	0,800	0,767	0,202
54	15,61	4	27	5,9	7,85	0,12	0,6	0,800	0,767	0,202
55	15,61	4	27	8,1	7,85	0,12	0,6	0,800	1,053	0,277
56	15,61	4	27	3,9	7,85	0,12	0,6	0,800	0,507	0,133
57	1,92	4	27	6,6	7,85	0,12	0,6	0,800	0,105	0,028
58	14,41	4	27	1,8	7,85	0,12	0,6	0,800	0,216	0,057
59	14,41	4	27	4,6	7,85	0,12	0,6	0,800	0,552	0,145
60	15,61	4	27	4,1	7,85	0,12	0,6	0,800	0,533	0,140
61	27,63	6	32	0,7	4,9	0,12	0,6	0,800	0,102	0,027
62	1,32	4	27	7,4	7,85	0,12	0,6	0,800	0,081	0,021
63	12,01	4	27	6,2	7,85	0,12	0,6	0,800	0,620	0,163
64	91,16	120	200	6,8	0,245	0,12	0,9	0,436	0,293	0,077
65	36,46	10	42	4,9	2,94	0,12	0,9	0,436	0,835	0,220
66	91,16	120	200	10,7	0,245	0,12	0,9	0,436	0,461	0,121
67	12,91	4	27	3,5	7,85	0,12	0,9	0,436	0,557	0,147
68	12,91	4	27	2,3	7,85	0,12	0,9	0,436	0,366	0,096
69	37,98	10	42	5,2	2,94	0,12	0,9	0,436	0,923	0,243
70	91,16	120	200	2,5	0,245	0,12	0,9	0,436	0,108	0,028

Расчет второго уровня электрических нагрузок

Характерной особенностью схем внутрицехового 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. На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения.

В соответствии с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на следующие классы: помещения с нормальной средой, жаркой, влажной, сырой, особо сырой, пыльной, химически активной, с пожароопасными и взрывоопасными зонами. При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая окажет решающее влияние на степень защиты применяемого оборудования.

Расчетную нагрузку на втором уровне определяют по методу упорядоченных диаграмм (т.е. по средней мощности и коэффициенту максимума).

Зная расчетные нагрузки на первом уровне и место расположения цеховой трансформаторной подстанции (ЦТП) наметим 2 различных варианта внутри цеховой сети. Определим узлы 2-го уровня электроснабжения и определим для них расчетные нагрузки. Затем все электроприемники в пределах расчетного узла разобьем на группы ,учитывая коэффициент использования и коэффициент мощности (т.е. в зависимости от режима работы)

Пример. Произведем расчет электрической нагрузки ремонтно-механического цеха.

№

наименование узлов питания и групп электроприемников

количество электроприемников рабочих/резервных

установленная мощность приведенная к ПВ=100%, кВт

m=Рном_макс/Рном_мин

коэффициент использования, Ku

cos(f)/tg(f)

средняя нагрузка за максимально нагруженную смену

эффективное число электроприемников, nэ=2*Рном_сум/Рном_макс

коэффициент максимума, Км

максимальная расчетная нагрузка

Iм,А

Рном одного электроприемника (наибольшего - наименьшего)

Рном общая рабочих/ резервных

Рсм=Ки*Рном, кВт

Qсм=Рсм*tg(f), кВАр

Рм=Км*Рсм, кВт

Qм=(1.0…1.1)Qсм, кВАр

Sм, кВА

Пример. Распределительный пункт №1.

В графу 2 Наименование электроприемников запитанных от ПР1.

54	Токарно-винторезный станок
55	Токарно-винторезный станок
56	Токарно-винторезный станок
57	Токарно-винторезный станок повышеной точности
58	Токарно-винторезный станок
59	Токарно-винторезный станок
60	Токарно-винторезный станок
61	Токарно-винторезный станок
62	Токарно-винторезный станок
63	Координатно-расточной станок

В графе 3 в записываем число электроприемников. 10.

В графу 4 по каждой группе записываются: в случае одинаковой мощности электроприемников - мощность одного электроприемника, в случае группы электроприемников разной мощности в графу через дефис записываем мощность наибольшего и наименьшего приемника в кВт, приведенная к ПВ=100% с учетом коэффициента загрузки.

В графу 5 в виде дроби записывается: в числителе суммарная приведенная к ПВ=100% установленная мощность только рабочих электроприемников в кВт.

В графу 6 записываем значение величины m равной отношению мощности наиболее мощного электроприемника к мощности наименее мощного электроприемника в группе.

В графы 7 и 8 записываются соответственно коэффициенты использования и коэффициенты мощности для групп электроприемников.

В графу 9 записываем среднюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяемую по формуле:

, кВт

В графу 10 записываем среднюю реактивную нагрузку за наиболее загруженную смену в кВАр, определяемую по формуле:

,кВАр

В графу 6 заносится отношение максимальной и минимальной мощностей электроприемников по всему распределительному пункту, поскольку оно явно больше трех, то в графу записываем - >3.

В графы 7 и 8 заносятся значения средневзвешенных коэффициентов мощности и использования, определяемые по формулам:

где индекс «i» обозначает номер группы (а не электроприемника), Р_номi - в данном случае суммарная номинальная мощность «i-той» группы электроприемников в расчетном узле. Графы 9 и 10 (средние активная и реактивная нагрузки в кВт и кВАр) подсчитываются аналогично как у групп электроприемников.

В графе 11 для РП3 определяем значение эффективного числа электроприемников. Поскольку m>3 для РП3 то эффективное число электроприемников определяем по формуле:

,

где индекс «i» обозначает номер группы (а не электроприемника), Р_номi - в данном случае суммарная номинальная мощность «i-той» группы электроприемников в расчетном узле. В графе 12 записываем коэффициент максимума, определяемый в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования.

В графе 13 определяется максимальная активная нагрузка от силовых электроприемников узла, по формуле:

В графе 14 определяется значение реактивной нагрузки от силовых электроприемников. При этом возможны два варианта:

В графе 15 определяется максимальная полная нагрузка от силовых электроприемников по формуле:

, кВА.

В графе 16 определяется максимальное значение токовой нагрузки, определяемой по формуле:

, А.



Расчет электрических нагрузок напряжением ниже 1000В

Расчетные нагрузки всех цехов предприятия, кроме ремонтно-механического цеха, определяются по установленной мощности и коэффициенту спроса.

Произведем расчет электрических нагрузок для здания заводоуправления.

Определим средние мощности (активные и реактивные) за наиболее загруженную смену:

К_и-коэффициент использования, 0,5

Полная мощность за максимально загруженную смену:

Определим расчетную нагрузку (активную и реактивную):

К_с-коэффициент спроса для данной характерной группы электроприемников, принимаемый по справочным данным

Определим полную расчетную мощность:

№	Наименование цеха	Р,кВт	Средняя нагрузка за максимально загруженную смену	Максимальная расчетная нагрузка
			Pcm,кВт	Qcm,кВАр	Scm,кВА	Pм,кВт	Qм,кВАр	Sм,кВА
1	2	3	8	9	10	11	12	13
1	Заводоуправление	350	175,0	178,5	250,0	210,0	214,2	300,0
2	Столовая	350	175,0	84,8	194,4	210,0	101,7	233,3
3	Механосборочный цех	1400	490,0	432,1	653,3	630,0	555,6	840,0
4	Ремонтно-механический цех	735,4	332,9	339,6	475,5	491,8	301,4	576,9
5	Термический цех	2100	1260,	1111,2	1680,0	1365,0	1203,8	1820,0
6	Склад	250	100,0	75,0	125,0	125,0	93,8	156,3
	Итого		2532,9	2221,2	3378,3	3031,8	2470,6	3926,4

Светотехнический расчет ремонтно-механического цеха.

Освещение, его структура прямым способом влияет на процесс производства, а также на выпуск продукции. Освещение по своему назначению и исполнению делится аварийное, рабочее и эвакуационное.

Для промышленных предприятий характерно два вида освещения: рабочее и аварийное. Рабочее освещение обеспечивает надлежащую освещенность всего помещения и рабочих поверхностей, аварийное - продолжение работы или безопасную эвакуацию при аварийном отключении рабочего освещения. Участки осветительной сети от источников питания до групповых щитков освещения называют питающими, а от групповых щитков до светильников - групповыми. Питающие сети выполняются трех- и четырехпроводными, групповые линии в зависимости от протяженности и количества подключаемых ЭП могут быть двух-, трех-, и четырехпроводными. групповые щитки освещения устанавливают в центрах электрических нагрузок и в местах, удобных для обслуживания.

Питание светильников общего и аварийного освещения в помещениях без повышенной опасности производится напряжением не выше 220 В.

Технико-экономическими расчетами установлено, что наибольшая длина трехфазных четырехпроводных групповых линий осветительной сети при напряжении 380/220 В должна быть до 100 м, а в двухпроводных - 30-40 м. В каждом конкретном случае это расстояние определяется с учетом рационального размещения групповых осветительных щитков и правильного выбора марки и сечения проводников осветительной сети. Каждая линия, отходящая от РУНН подстанции, должна обеспечивать питание не более 5 групповых щитков освещения.

Светотехнический расчет включает в себя выбор и расположение ламп и светильников. Выбор светильников определяется характером среды в цехах, типом применяемых ламп, требованием светораспределения и экономическими показателями. При проектировании необходимо учитывать на какую поверхность рассчитывается освещенность рассеивание светового потока.

Длина цеха - А, м; ширина цеха - В, м; высота цеха - Нц, м; hс - высота подвеса светильников, м; hр - высота рабочей поверхности, м; h - расстояние от источника до рабочей поверхности, м; hп - высота подвеса относительно пола, м.

Задачей расчета осветительной установки является определение числа и мощности источника света или определение фактической освещенности, создаваемой спроектированной установкой.

Расчет освещения выполняется методом коэффициента использования светового потока, т.к. нет крупных затеняющих предметов. При расчете по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещенности, определяется по формуле

Расчет рабочего освещения

Согласно ПУЭ [3] высота рабочей поверхности hр = от 0,8 до 1 м, а высота подвеса hс = от 1 до 1,2 м.

Параметры цеха: 55х15х10

Норма освещенности для данного типа цехов составляет:

Выполнять рабочее освещение будем с использованием ламп ДРЛ

Для ламп ДРЛ высота свеса составляет:

Высоту рабочей поверхности принимаем:

Тогда расстояние от рабочей поверхности до светильника:

Определим расстояние между светильниками.

Расстояние между светильниками определяется из выражения:

, по справочнику определяем: =1

Тогда: При таком расстоянии мы можем разместить три ряда светильников, по 7 светильников в каждом.

Расстояние между рядами определяется из выражения:

, принимаем расстояние между рядами

Найдем расстояние от крайнего светильника до стены:

Расстояние от крайнего ряда до стены:

Количество светильников:

Определим индекс помещения:

Принимаем светильник РСП07. По справочнику определяем коэффициент использования и коэффициенты отражения (от потолка, стен, рабочей поверхности).

Рассчитаем световой поток создаваемый одним светильником.

Принимаем лампу ДРИ400.

Наименование	Мощность, Вт	Напряжение, В	Световой поток, лм
ДРИ700	400	220	35000

Проверим отклонение светового потока от номинального

Отклонение светового потока от номинального должно лежать в пределах

=-10%...+20%. Лампа ДРИ400 подходит.

Расчет аварийного освещения

Норма освещения для рабочего освещения составляет 5% от рабочего, но не менее 2лк.

Высота подвеса светильников составляет 2,5м. Исходя из этих данных произведем расчет аварийного освещения для нашего цеха.

Расчет проводим аналогично расчету рабочего освещения.

Норма освещенности аварийного освещения:

Определим расстояние между светильниками:

Принимаем 8м.

Определим расстояние от крайнего светильника до стены:

Светильники аварийного освещения будем располагать на стенах. На одной стене разместим 6 светильников.

Общее количество светильников:

Аварийное освещение будем выполнять с использованием ламп накаливания.

Определим индекс помещения:

Принимаем светильник НСП

По справочнику определяем коэффициент использования и коэффициенты отражения (от потолка, стен, рабочей поверхности).

Рассчитаем световой поток создаваемый одним светильником.

Принимаем лампу Б220-100

Наименование	Мощность, Вт	Напряжение, В	Световой поток, лм
Б220-100	100	220	1350

Проверим отклонение светового потока от номинального

Отклонение светового потока от номинального должно лежать в пределах=-10%...+20%. Лампа Б220-100 подходит.

Электротехнический расчет освещения ремонтно-механического цеха

Для светильников общего назначения рекомендуется напряжение не выше 380/220В переменного тока.

Питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями. Запрещается присоединение сетей освещения всех видов к распределительной силовой сети.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы, а также для эвакуации из зданий должны быть присоединены к независимому источнику питания.

Электрические осветительные сети выполняют проводами, кабелями и осветительными шинопроводами в основном с алюминиевыми жилами.

Разобьем светильники по группам. Основным критерием для определения количества светильников в группе являются потери напряжения в кабелях, питающих группы.

Для выравнивания осветительной нагрузки применяют распределение светильников по фазам. Пофазное распределение выполняется относительно фазы и нуля.

Электротехнический расчет рабочего освещения

Целью электротехнического расчета освещения является определение сечения кабеля, которым будет выполнена осветительная сеть, а также определение потери напряжения в осветительной сети.

Определим расчетную нагрузку одной лампы.

где Кс - коэффициент спроса; Кс = 0,95 [1, стр. 271]; Кпра - коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре. Кпра = 1,1 для лампы ДРЛ.

Распределение моментов по фазам.

Момент нагрузки складывается из двух составляющих: непосредственно момент нагрузки для данного ряда и момент нагрузки учитывающий расстояние от осветительного щитка до ряда:

Определим момент нагрузки для фазы А первого ряда:

Моменты распределены практически равномерно.

Определим рассчетную нагрузку всего цеха:

Где N_рсп07-количество светильников.

Определим расчетный ток рабочего освещения.

где коэффициент мощности осветительной нагрузки, для ламп ДРЛ.

Принимаем осветительный пункт ПОР8513-28. Номинальный ток которого 50А. Для защиты на ЦТП принимаем автомат ВА29 с номинальным током расцепителя I_расц=50А. Принимаем питающий кабель марки АВВГ 4х16мм² длительно-допустимый ток которого I_доп=60А.

, где - коэффициент защиты, - коэффициент прокладки.

Для защиты на вводе принимаем автомат ВА29 с номинальным током расцепителя I_расц=50А

Опредлим потери напряжения на головном участке (от шин ЦТП до ПОР8513-28).

где: F - сечение провода; C - коэффициент, зависящий от схемы питания и материала проводника; C = 44

Определим потери напряжения на самом удаленном светильнике:

Определим рассчетный ток группы:

Принимаем кабель АВВГ 4х2,5мм² длительно-допустимый ток которого I_доп=19А

Определим потери напряжения в самой удаленной лампе.

Номер группы	Lщит,м	Моменты нагрузок, кВтм	Количество светильников, шт	Токи в каждой фазе,A	Потери напряжения,%	F, кв.мм
		А	В	С	А	В	С	А	В	С	А	В	С
Гр.1	10	54,6	53,2	58,8	3	2	2	16,9	11,3	11,3	2,95	2,88	3,18	2,50
Гр.2	5	51,8	44,1	46,2	2	3	2	11,3	16,9	11,3	2,80	2,38	2,50	2,50
Гр.3	5,4	52,4	52,4	44,9	2	2	3	11,3	11,3	16,9	2,83	2,83	2,43	2,50
		159	150	150	7	7	7

Электротехнический расчет аварийного освещения

Расчет производится в том же порядке, что и для рабочего освещения результат сведем в таблицу.

Распределим светильники по фазам следующим образом:

Результаты расчетов для электротехнического освещения представим в таблице

Номер ряда	Lщит,м	Lсвет,м	Моменты нагрузок, кВтм	Количество светильников, шт	Токи в каждой фазе,A	Потери напряжения,%	F, кв.мм
			А	В	С	А	В	С	А	В	С	А	В	С
Ряд 1	12,9	8	8,67	8,18	8,98	3	2	2	0,80	0,54	0,54	1,17	1,11	1,21	1
Ряд 2	9,8	8	3,56	4,18	5,16	2	1	2	0,54	0,27	0,54	0,48	0,56	0,70	1
Ряд3	4,3	8	7,26	7,26	6,09	2	2	3	0,54	0,54	0,80	0,98	0,98	0,82	1
			19,5	19,6	20,2	7	5	7

Определим расчетную нагрузку аварийного освещения.

Определим номинальный ток

Для питания щита аварийного освещения на головном участке применим четырех проводный кабель сечением 2,5мм².АВВГ 4х2,5мм²

Определим потери напряжения:

Для аварийного освещения принимаем осветительный пункт серии ПОР8513-26-30. Номинальный ток которого 31А

Расчет осветительной нагрузки для остальных цехов

Расчет будем проводить методом удельной нагрузки на единицу площади цеха.

Для расчета осветительной нагрузки определим удельную нагрузку подробно проектируемого цеха.

Определим активную расчетную нагрузку освещения:

В этой формуле Кпра =1,1 (для ДРЛ) коэффициент учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре, Кс = 0,95 (для производственных зданий) - коэффициент спроса.

Определим реактивную расчетную нагрузку освещения:

Тогда полная удельная нагрузка освещения может быть определена по:

где S₄ - площадь цеха, индекс 4 означает что удельная нагрузка рассчитана для четвертого цеха, ремонтно-механического цеха.

Зная удельную нагрузку освещения подробно проектируемого цеха определим расчетные нагрузки освещения для остальных цехов предприятия.

Рассчитаем нагрузку освещения для механосборочного цеха. Пересчитаем удельную нагрузку исходя из минимальной рекомендуемой освещенности цеха.

В этой формуле =300 Л - рекомендуемая освещенность механического цеха.

Расчетная нагрузка освещения:

№	Наименование	Ен,лм	S,м2	,ВА/м2	Po,Вт	Qo,кВАр	So,кВА
1	Заводоуправление	400	800	24,483	10978,2	15023,4	18607,1
2	Столовая	200	730	48,966	20035,2	27417,7	33957,9
3	Механосборочный цех	200	900	48,966	41168,6	56337,8	69776,5
4	Ремонтномеханический цех	300	825	32,644	15361,5	22120,6	26931,3
5	Термический цех	200	800	48,966	21956,4	30046,8	37214,2
6	Склад	120	900	81,61	41168,2	56337,8	69776,5

Расчет центра электрических нагрузок предприятия для определения ЦЭН, построение картограммы электрических нагрузок

В целях экономии металла и электроэнергии важно, чтобы трансформаторные и преобразовательные подстанция всех мощностей и напряжений (6-10, 35, 110-220 кВ) располагались, возможно, ближе к центру питаемых ими групп нагрузок.

Координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) определяются из соотношений

,

где р_i-мощность i-го электроприемника, х_i и у_i - его координаты (оси ординат можно наносить на план цеха или завода произвольно).

При нахождении ЦЭН предприятия под р_i подразумевают расчетную нагрузку i-го цеха, а под х_i и у_i - координаты ЦЭН i-го цеха. Т.к. ЦЭН каждого цеха не рассчитываются, то приближенно полагаем, что ЦЭН каждого цеха расположен в геометрическом центре плоской фигуры цеха.

Результаты расчетов по определению ЦЕН предприятия сведем в таблицу .

Для наглядного представления распределения нагрузок по территорий завода и выбора мощности и типа ТП и РП, применяем картограмму нагрузок, которая представляет собой размещенные на генплане предприятия окружности, причем площади ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Дня каждого цеха наносим свою окружность, центр которой совпадает с ЦЭН цеха. Радиус окружности определяется из выражения

,

где P_mi - расчетная нагрузка i-го цеха; m - масштаб для определения площади круга (постоянный для всех цехов предприятия). Результаты расчета радиусов окружностей

Силовую нагрузку до и выше 1000 В изобразим отдельными кругами или секторами в круге. Осветительную нагрузку наносим совместно с кругами, изображающим нагрузку до 1000 В.

№ Цеха по генплану	Название цеха	Активная расчетная мощность цеха Рм, кВт	Реактивная расчетная нагрузка цеха Qм,кВАр	Координата Х	Координата Y	P*X,кВт*м	P*Y,кВт*м	Q*X,кВАр*м	Q*Y,кВАр*м	Масштаб	Радиус окружности на картограмме
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Заводоуправление	229,5	241,0	90	280	20656,5	64264,7	21685,6	67466,3	1	8,5
2	Столовая	218,9	113,9	156	300	34149,1	65671,4	17767,4	34168,0	1	8,3
3	Механосборочный цех	648,3	580,6	260	240	168557,2	155591,3	150968,2	139355,2	1	14,4
4	Ремонтномеханический цех	701,9	401,1	240	300	168454,7	210568,3	96272,6	120340,7	1	15,0
5	Термический цех	1374,8	1217,2	170	230	233708,9	316194,4	206919,1	279949,3	1	20,9
6	Склад	131,6	102,8	90	180	11842,8	23685,6	9248,8	18497,5	1	6,5
	Итого	3308,0	2660,6			637376,2	835983,7	502870,5	659787,1
	Координаты ЦЭН предприятия					Xp	Yp	Xq	Yq
						192,6797	252,719	189,009	247,988

ВЫБОР ВАРИАНТОВ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ВН

Разработаем два варианта схем электроснабжения ВН.

Первый вариант.

Примем четыре комплектные трансформаторные подстанции и распределим нагрузку по этим подстанциям следующим образом. Здания ЦТП будем располагать в виде пристроек, смещая их к источнику питания.

№ Цеха по генплану	Номер ЦТП (цеховая трансформаторная подстанция)	Средняя нагрузка Рсм, кВт	Средняя нагрузка Qсм,кВАр	Полная средняя нагрузка цеха Sм,кВА
1	2	3	4	5
	ЦТП №1
1	Заводоуправление	194,5	205,2	282,8
2	Столовая	183,9	96,9	207,9
6	Склад	106,6	84,0	135,7
	Итого	436,5	347,6	563,7
	ЦТП№2
4	Ремонтномеханический цех	348,2	361,7	502,1
	ЦТП№3
3	Механосборочный цех	508,3	457,2	683,7
5	Термический цех	1269,8	1124,6	1696,2
	Итого	1778,1	1581,7	2141,8

Выбор цеховых трансформаторов будем производить по расчетной нагрузке за максимально загруженную смену. Произведем расчет на примере ЦТП№2. Для которой примем двухтрансформаторную подстанцию.

Принимаем два трансформатора ТМЗ400/10

Проверим трансформаторы на перегрузочную способность

Проверка на перегрузочную способность пройдена успешно.

Определим реальный коэффициент загрузки трансформаторов.

Результаты расчетов для остальных ЦТП сведем в таблицу

№ Цеха по генплану	Номер ЦТП (цеховая трансформаторная подстанция)	Средняя нагрузка Рсм, кВт	Средняя нагрузка Qсм,кВАр	Полная средняя нагрузка цеха Sм,кВА	Коэффициент загрузки	Количество трансформаторов, n	Расчетная мощность трансформатора, кВА	Номиналяная мощность принятого трансформатора,кВА	Реальный коэффициент загрузки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	ЦТП №1
1	Заводоуправление	194,5	205,2	282,8
2	Столовая	183,9	96,9	207,9
6	Склад	106,6	84,0	135,7
	Итого	436,5	347,6	563,7	0,7	2	402,7	400	0,70
	ЦТП№2
4	Ремонтномеханический цех	348,2	361,7	502,1	0,7	2	358,6	400	0,63
	ЦТП№3
3	Механосборочный цех	508,3	457,2	683,7	0,7
5	Термический цех	1269,8	1124,6	1696,2	0,7
	Итого	1778,1	1581,7	2141,8	0,7	2	1529,9	1600	0,67

Определим максимальную нагрузку третьего уровня.

В качестве примера рассчитаем нагрузку для ЦТП№2.

Результаты для остальных ЦТП представлены в таблице

Номер ЦТП	Максимальная нагрузка Рм, кВт	Максимальная нагрузк Qм, кВАр	Максимальная нагрузк Sм, кВА
1	2	3	4
ЦТП №1	522,01	411,85	664,9
ЦТП №2	507,2	323,5	601,6
ЦТП №3	2023,1	1797,8	2706,5
Итого	3052,3	2533,2	3973

Произведем расчет потерь активной и реактивной мощности в выбранных трансформаторах.

		Рхх, кВт	Ркз,кВт	Iхх, %	U,%
ЦТП №1	ТМЗ-400	0,95	5,5	2,1	4,5
ЦТП №2	ТМЗ-400	0,95	5,5	2,1	4,5
ЦТП №3	ТМЗ-1600	2,1	11,6	1,4	6,5

В качестве примера определим потери в трансформаторах для ЦТП№2

Результаты расчетов потерь в других трансформаторах представим в таблице

		Потери активной мощности, кВт	Потери реактивной мощности, кВАр	Потери полной мощности, кВА
1	2	3	4	5
ЦТП №1	ТМЗ-400	9,49877	41,669	42,73765
ЦТП №2	ТМЗ-400	8,12094	37,159	38,03646
ЦТП №3	ТМЗ-1600	20,7955	193,59	194,7008

Компенсация реактивной мощности

Определим наибольшую реактивную мощность, которую можно передать через трансформаторы в сеть 0,4кВ. (Расчет ведем для ЦТП№2)

Определим мощность конденсаторных установок.

Определим мощность конденсаторных установок для снижения потерь мощности в трансформаторах. Определим дополнительную мощность компенсирующих устройств для снижения потерь в трансформаторах. Где г - расчётный коэффициент, зависящий от расчётных параметров Кр1 и Кр2.

, поэтому компенсация реактивной мощности для снижения потерь в трансформаторе не требуется.

Результаты расчетов компенсации реактивной мощности для остальных КТП представим в таблице

Номер ЦТП	Наибольшая реактивная мощность которая может быть передана из сети 6кВ в 0,4кВ	Расчетная мощность конденсаторных установок, кВАр	Расчетный коэффициент	Дополнительная мощность конденсаторных установок, для снижения потерь мощности, кВАр
1	2	3	4	5
ЦТП №1	350,801	38,4	0,62	-183,64684
ЦТП №2	438,5545	-39,7	0,62	-57,445494
ЦТП №3	1362,395	412,9	0,62	-1034,5459

Определим нагрузку четвертого уровня, которая складывается из нагрузки третьего уровня и потерь в цеховых трансформаторах.

Произведем расчет для ЦТП№2

Нагрузка четвертого уровня представлена в таблице

Номер КТП	Максимальная нагрузка РIV, кВт	Максимальная нагрузка QIV, кВАр	Максимальная нагрузка SIV, кВА
1	2	3	4
ЦТП №1	531,51	378,52	652,51
ЦТП №2	515,33	360,71	629,03
ЦТП №3	2043,85	1491,40	2530,14
ЦТП№4	3090,69	2533,21	3811,68
Итого	531,51	378,52	652,51

Произведем выбор питающих кабельных линий от ГПП до ЦТП

Определим расчетный длительный ток кабельной линии ГПП-ЦТП№2 в нормальном режиме.

Определим расчетный длительный ток кабельной линии в аварийном режиме.

Выбираем сечение жил кабельных линий, учитывая допустимую перегрузку в аварийном режиме при прокладке кабелей в одной траншее. Принимаем время ликвидации аварии максимальным (6ч), а коэффициент загрузки линии в нормальном режиме 0,6. в соответствии с [1, табл 3,3] допустимая перегрузка составляет 1,2. Коэффициент снижения токовой нагрузки принимаем по таблице равным 0,9.

Допустимый ток кабельных линий определяем из соотношения:

Принимаем сечение кабельной линии 3х10мм² (I_доп=40А), выполненной кабелем ААБл

Результаты расчетов других кабельных линий сведем в таблицу.

Номер ЦТП	Максимальная активная нагрука, Рм, кВт	Максимальная реактивная нагрузка Qм, кВАр	Максимальная полная нагрузка Sм, кВА	Расчетный ток в нормальном режиме Iр, А	Расчетный ток в аварийном режиме Imax,р, А	Imax,р с учетом коэфф. снижения токовой нагрузки, А	Марка кабеля	Сечение, мм2	Длинна, м	Удельное активное сопротивление, Ом/км	Удельное реактивное сопротивление, Ом/км	Допустимый ток, Idop, A
ГПП-ЦТП№1	531,5	378,5	652,5	18,8	37,7	34,9	ААБл	10	220	2,94	0,122	40
ГПП-ЦТП№2	515,3	360,7	629,0	18,2	36,3	33,6	ААБл	10	160	2,94	0,122	40
ГПП-ЦТП№3	2043,9	1491,4	2530,1	73,0	146,1	135,3	ААБл	70	198	0,42	0,086	150

Второй вариант.

Отличие второго варианта заключается только в том, что ЦТП №3 запитана по кольцевой схеме, от шин 10кВ ЦТП №1 и ЦТП№2. Питание по кольцевой схеме требуется, чтобы обеспечить необходимую надежность в энергоснабжении потребителей 2 категории, которые подключены к ЦТП№3.

Так других отличий нет, поэтому нужно пересчитать только параметры кабельных линий.

Определим потокораспределение мощностей для замкнутой цепи. Для этого разрежем цепь по источнику питания.

Мощность передаваемая по участку ИП-ЦТП№1

Мощность передаваемая по участку ИП`-ЦТП№2

Мощность передаваемая по участку ЦТП№1-ЦТП№3

Мощность передаваемая по участку ЦТП№2-ЦТП№3

Потокораспредление мощностей в замкнутой схеме выглядит следующим образом:

Расчет сечений кабельных линий производится аналогично первому варианту результаты расчетов представим в таблице.

Номер ЦТП	Максимальная активная нагрука, Рм, кВт	Максимальная реактивная нагрузка Qм, кВАр	Максимальная полная нагрузка Sм, кВА	Расчетный ток в нормальном режиме Iр, А	Расчетный ток в аварийном режиме Imax,р, А	Imax,р с учетом коэфф. снижения токовой нагрузки, А	Марка кабеля	Сечение, мм2	Длинна, м	Удельное активное сопротивление, Ом/км	Удельное реактивное сопротивление, Ом/км	Допустимый ток, Idop, A
ГПП-ЦТП№1	1728,8	1247,0	2131,7	61,5	123,1	114,0	ААБл	50	220	0,58	0,09	95,0
ГПП-ЦТП№2	1361,8	983,6	1679,9	48,5	97,0	89,8	ААБл	35	160	0,84	0,09	95,0
ЦТП№1-ЦТП№3	1197,3	868,5	1479,2	42,7	85,4	79,1	ААБл	35	60	0,84	0,09	95,0
ЦТП№2-ЦТП№3	846,5	622,9	1051,0	30,3	60,7	56,2	ААБл	35	60	0,84	0,09	95,0



ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ

Выбор рационального напряжения осуществляется по формуле Илларионова:

Выбор производится по формуле Илларионова

,кВ

где : L - длина линии (км); 40 км;

Р - активная мощность четвертого уровня (с учетом потерь в трансформаторах и кабельных линиях);

Принимаем номинальное напряжение 35 кВ.

Определяем сечения линий связи с подстанцией энергосистемы.

В режиме максимальных нагрузок: Uном = 35 кВ

В послеаварийном режиме:

Определяем число часов использования максимальной нагрузки для данной отрасли промышленности:

ТМ = 4500 ч.

Сечения проводов ЛЭП и сечения кабелей в сетях выше 1000 В выбираются по экономической плотности тока, соответствующее режиму максимальных нагрузок: