Разработка проекта электроснабжения ремонтно-механического участка

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Электроснабжение служит для обеспечения электроэнергией всех отраслей хозяйства: промышленности, сельского хозяйства, транспорта, городского хозяйства и т. д. Эти системы превратились в самостоятельную область электроэнергетики, и вопросы их эффективного функционирования имеют важное народнохозяйственное значение.

Структура электроснабжения определяется исторически сложившимися особенностями производства и распределения электроэнергии в отдельных странах. Принципы построения систем электроснабжения в промышленно развитых странах являются общими. Некоторая специфика и местные различия в схемах электроснабжения зависят от размеров территории страны, её климатических условий, уровня экономического развития, объёма промышленного производства и плотности размещения электрифицированных объектов и их энергоёмкости.

Общность и различие систем электроснабжения обусловлены характером производства, его технологическими процессами. В любой системе электроснабжения непосредственными потребителями электрической энергии являются электроприемники (аппарат, механизм, агрегат, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии) или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории. Они разделяются на три категории.

Для электроприемников первой категории не допускается перерывов в электроснабжении; для электроприемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой; для электроприемников третьей категории допускаются перерывы в электроснабжении, вызванные аварией или ремонтом, на время, не превышающее одних суток.

Целью данного курсового проекта является разработка внутрицехового электроснабжения прессового цеха.

Задачей курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надёжности, экономичности, гибкости, безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений.

1. Исходные данные

Исходными данными для КТП является план расположение технологического оборудования и спецификация оборудования представленная в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные

№ на схеме	Наименование оборудования	Pн, кВт
1	Моечная машина	6,2
2	Долбежный станок	3,5
3	Сверлильный станок	4,1
4	Шлифовальный станок	7,5
5	Отрезной станок	2,8
6	Пресс	9,5
7	Токарный станок	3,8
8	Вертикально-фрезерный станок	7.5
9	Токарно-винторезный станок	14,2
10	Резьбонарезной станок	12,8
11	Круглошлифовальный станок	15,5
12	Фрезерный станок	7,5
13	Фрезерный станок с ЧПУ	15,5
14	Продольно-строгальный станок	14,2
15	Сварочный выпрямитель	18
16	Сверлильный станок	3,1
17	Токарный станок с ЧПУ	18,4
18	Зубофрезерный станок	3
19	Шпиндельный станок	6,1
20	Пресс	6,8
21	Плоскошлифовальный станок	9,6
22	Вентилятор	11
23	Кран-балка	5,5

2. Характеристика потребителей электроэнергии

Для электроприемников 3-ей категории электроснабжения питание может осуществляться от одного источника питания, при условии, что перерыв электроснабжения, вызванный ремонтом или заменой поврежденных элементов системы электроснабжения не превышает одних суток.

В цехе присутствуют однотипные, но в тоже время различные электроприёмники, которые имеют примерно одинаковые коэффициенты

Использования Ки, коэффициент мощности cos и tg .

Средние значения данных коэффициентов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристика потребителей электроэнергии

№ на плане	Наименование электроприёмников	Pуст	Кол-во	Ки	cos	tg
ШР1
1	Моечная машина	6,2	2	0,6	0,8	0,75
2	Долбежный станок	3,5	1	0,12	0,5	1,73
16	Сверлильный станок	3,1	3	0,12	0,5	1,73
ШР 2
3	Сверлильный станок	4,1	1	0,12	0,5	1,73
4	Шлифовальный станок	7,5	1	0,12	0,5	1,73
5	Отрезной станок	2,8	1	0,12	0,5	1,73
6	Пресс	9,5	1	0,8	0,5	1,73
12	Фрезерный станок	7,5	1	0,13	0,5	1,73
ШР 3
15	Сварочный выпрямитель	18	4	0,35	0,5	1,73
16	Сверлильный станок	3,1	2	0,12	0,5	1,73
22	Вентилятор	11	1	0,06	0,8	0,75

3. Расчёт электрических нагрузок

Расчёт сводится к определению для сформированных групп электроприёмников таких переменных как: установленная мощность групп электроприёмников, группового коэффициента использования ,эффективного количества электроприёмников, активной, реактивной, полной расчётной мощности, расчётного тока группы.

Метод упорядоченных диаграмм является основным методом при расчёте нагрузок до 1 кВ. Этот метод возможен когда известна единичные мощности электрооборудования и их количество, и технологическое назначение.

Рассмотрим расчёт электрической нагрузки для групп электроприёмников подключённых к пункту ШР1.

Определяем суммарную номинальную мощность эл. приёмников группы:

? Pн=; ?Pн=25,2 кВт.

Эффективное число электроприемников nэ - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.

Величина nэ определяется по выражению:

=2,5

Через коэффициент расчетной мощности определяем расчетную активную нагрузку данной группы электроприемников:

=1,25•8,976=32,32

В нашем случае эффективное число электроприемников nэ>10, то реактивная расчетная нагрузка определяется следующим образом:

.

Иначе, если nэ < 10, то находим по следующей формуле:

.

1,1•8,237•1,24=25,29

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

.

=.

где - полная расчетная мощность узла нагрузки.

Sp =.

А теперь проведем расчет с учетом освещения.

где Ен - номинальное значение освещенности,

Кз - коэффициент запаса,

Рут - табличная мощность.

.

Вывод: В данном пункте мы рассчитали общую мощность по цеху, которая составила 199 кВт, с учетом освещения мощность составит 345 кВА.

4. Компенсация реактивной мощности

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно и снижение тока в генераторах и сетях.

Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств.

Компенсировать реактивную мощность экономически целесообразно до определенных, нормативных значений, установленных для характерных узлов электрической сети.

Наличие реактивных токов потребителей электрической энергии вызывает дополнительные потери активной мощности в проводах электрической сети. Снижение потребления реактивной мощности производится путём подключения конденсаторной батареи.

Определим минимальное число цеховых трансформаторов одинаковой единичной мощностью:

Nтmin = = = 1,1 ? 1

Удельная мощность:

Sуд = = = ; Sнт = 630.

Фактический коэффициент мощности:

Рассчитаем наибольшую мощность, которая может быть передана через трансформаторы в сеть до 1 кВ.

Qт =

Qт = = 27,5

Определим суммарную мощность БНК

Qнк = Qт. - Qр.н = 345, - 27,5 = 317,5.

Выбираем комплектные конденсаторные установки: УК4-0,38-200УЗ.

Полная мощность потребителя:

.

Вывод: В ходе расчета выбрали конденсаторную установку, с учётом которой полная мощность составит S2=81,9кВА, построил треугольник мощностей представленный на рисунке 1. А так же определили минимальное число цеховых трансформаторов, мощность которая может быть передана через трансформаторы в сеть и суммарную мощность БНК.



Рисунок 1 - Треугольник мощностей

5. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на потребительских подстанциях 6-10/0,4 кВ определяется величиной и характером электрических нагрузок, требуемой надежностью электроснабжения, территориальным размещением нагрузок и перспективным их изменением и выполняется при необходимости достаточного обоснования на основании технико-экономических расчетов.

Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двух-трансформаторные подстанции. Применение трехтрансформаторных подстанций вызывает дополнительные капитальные затраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ ,применяются при питании нагрузок, допускающих переры элек-троснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.

Однотрансформаторные ТП выгодны еще и в том отношении, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то можно за счет наличия перемычек между ТП на вторичном напряжении отключать часть трансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы трансформаторов. Под экономическим режимом работы транс-форматоров понимается режим, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах. В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.

Такие ТП могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6-10 кВ к электроприемникам, уменьшая протяженность сетей до 1 кВ за счет децентрализации трансформирования электрической энергии. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух одно трансформаторных по сравнению с одной двух трансформаторной подстанцией.

Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного, другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей.

Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких ТП. Целесообразность сооружения одно или двух транс-форматорных подстанций определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения.

В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000, 1600 кВа, в электрических сетях городов - 400, 630 кВа. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономической загрузки.

Основным критерием выбора единичной мощности трансформаторов при технико-экономическом сравнении вариантов является, как и при выборе количества трансформаторов, минимум годовых приведенных затрат.

По расчетным нагрузкам с учетом мощности осветительной нагрузки и компенсации реактивной мощности производим выбор электрооборудования комплектной трансформаторной подстанции.

Для прессового цеха будет использоваться одно трансформаторная комплектная подстанция. Мощность трансформатора комплектной трансформаторной подстанции определяется с учетом его загрузки.

Определим полную расчетную мощность:

Мощность трансформатора определяем в зависимости от удельной нагрузки цеха.

Выбираем трансформатор ТМЗ-630, мощностью Sтр = 630 кВА

Реальный коэффициент загрузки составит:

Вывод: Трансформатор выбран правильно, т.к. коэффициент загрузки трансформатора находится в пределах допустимых значений. К установке в КТП принимаем один трансформатор марки ТМЗ-630/10/04, и мощностью 630 кВт.

6. Выбор электрооборудования КТП и питающей сети

Прежде чем приступить к разработке схемы питания электроприемников проектируемого цеха необходимо электроприемники проектируемого цеха объединить в группы. Прессовый цех представленный на листе №1 графической части, включает большое количество разнотипных электроприемников как по мощности, так и по режиму работы. При построении схемы электроснабжения электроприемники объединяют в группы, учитывая особенности их расположения. Каждая группа может запитываться от шинопроводов, магистральных и распределительных, силовых шкафов и распределительных пунктов. Для питания электроприемников цеха применяем смешанную схему электроснабжения (рисунок 2). Все группы электроприемников питаются от распределительных шкафов и от распределительных шинопроводов.

электрооборудование трансформатор цеховой

Рисунок 2 - Схема питания КТП

Выбираем базисные условия:

.

.

L=100 м.

.

Приводим величины сопротивлений к выбранным базисным условиям:

Определим начальный сверхпереходной ток.

Рисунок 3 - Схема питания цеховой сети

Сечение соответствующее минимуму стоимости передачи электроэнергии называют экономическим. В практических расчетах рекомендуется определять экономическое сечение в зависимости от экономической плотности тока

Выбираем экономическую плотность тока.

Определяем экономическое сечение питающего кабеля:

Т.к. токоведущие части, в том числе и кабели при коротких замыканиях могут нагреваться до температуры, значительной большей, чем при нормальном режиме, необходимо проверить кабель на термическую устойчивость к токам короткого замыкания. Для этого необходимо определить минимально допустимое сечение питающего кабеля, которое зависит от тока короткого замыкания, приведенного времени короткого замыкания и материала жил кабеля.

Выбираем выключатель нагрузки и высоковольтных предохранителей и данные заносим в таблицы 6.1, 6.2.

Таблица 6.1 - Результаты выбора выключателя нагрузки.

Каталожные данные	Условие выбора	Расчетные данные
Расчетные данные	Условие	Каталожные данные
10		10
36,4		200
2,78		31,5

Выбираем выключатель нагрузки ВМПЭ-10-630-31,5

Таблица 6.2 - Результаты выбор высоковольтного предохранителя

Расчетные параметры цепи	Условия выбора	Каталожные данные
	Uн?
Iдин=4,1	IдинIуд	Iуд=2,78
Iтер.=164=64		Bk=3,42(0.25+0.05)=3.4

Выбираем высоковольтный предохранитель РВЗ ПР-10.

Вывод: Выбрали высоковольтный кабель, выключатель нагрузки и высоковольтный предохранитель.

Выбор автоматического выключателя по условию:



Выбираем автоматический выключатель серии ВА51-35.

Выбор трансформатора тока исходя из условия:

.

.

Выбираем трансформатор тока серии ТК-20.

Выбираем счетчик серии СС-301-380.

Амперметр выбирается по условию:

.

.

Выбираем амперметр серии Э365 150/5.

Таблица 6.3 - Результаты выбора аппаратов защиты для шкафов и компенсирующего устройства

Название	Iрасч, А	ТТ марка	Класс точности	Типы амперметров	Тип автомата защиты
КТП-ШР1	115,9	ТК 20-150/5	0.5	Э365-150/5	ВА57-31/150
КТП-ШР2	70,1	ТК 20-75/5	0.5	Э365-75/5	ВА47-100/80
КТП-ШР3	98,9	ТК 20-150/5	0.5	Э365-150/5	ВА57-31/150
КТП-ШРА1	279	ТК 20-300/5	0.5	Э365-300/5	ВА57-39/300
КТП-ШРА2	245	ТК 20-300/5	0.5	Э365-300/5	ВА57-39/300

Распределительные шкафы выбираются по двум условиям:

1) По расчетному току:

.

150 ? 115,9.

2) По количеству ячеек:

шт.

7. Защита электрических сетей напряжением до 1кВ от токов короткого замыкания и перегрузки

Выбор электродвигателей:

Первым условием выбора двигателей является соответствие между его мощностью и мощностью производственного механизма. Последняя:

Pуст ? Pн.эд,

где Руст - установленная мощность станка, кВт;

Рн.эд - номинальная мощность электродвигателя, кВт.

Двигатель должен быть выбран в соответствии с напряжением заводской сети.

Uн.эд ? Uc,

где Uн.эд - номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

Uс - номинальное напряжение сети, кВ.

Для вновь строящихся предприятий напряжение двигателей выбирается при проектировании электроснабжения всего предприятия.

Важной задачей при выборе двигателей является определение тех условий, в которых будет работать электропривод. В нашем случае окружающая среда в механическом цеху нормальная, поэтому нет необходимости применять двигатели с высокой степенью защиты.

Таблица 7.1 - Результаты выбора электродвигателей

№ На плане	Наименование оборудования	Тип двигателя	Pн, кВт	Iр, А	cosц	?,%
1	Моечная машина	АИР132 М2	6,2	28,16	0,8	0,9	6,5	183
2	Долбежный станок	АИР160 S2	3,5	13,82	0,5	0,87	7,5	103
3	Сверлильный станок	АИР132 М2	4,1	9,68	0,5	0,82	6	58
4	Шлифовальный станок	АИР100 L4	7,5	13,82	0,5	0,87	7,5	103
5	Отрезной станок	АИР100 L2	2,8	4,85	0,5	0,81	5,5	26
6	Пресс	АИР 222 S4	9,5	13,82	0,5	0,87	7,5	103
7	Токарный станок	АИР100 L8	3,8	28,16	0,65	0,9	6,5	183
8	Вертикально фрезерный	АИР132 М2	7,5	45,8	0,5	0,9	6	274
9	Токарно-винторезный станок	АИР132 М2	14,2	78,3	0,65	0,92	6	469
10	Резьбонарезной станок	АИР160 S2	12,8	8,43	0,5	0,82	5,5	46
11	Круглошлифовальный станок	АИР100 L2	15,5	17,8	0,6	0,89	7,5	133
12	Фрезерный станок	АИР160 S2	7,5	4,85	0,5	0,81	5,5	26
13	Фрезерный с ЧПУ	АИР160 S4	15,5	78,3	0,7	0,92	6	469
14	Продольно-строгальный	АИР112 М2	14,2	28,16	0,6	0,9	6,5	183
15	Сварочный выпрямитель	АИР132 М2	18	9,68	0,91	0,5	6	58
16	Сверлильный станок	АИР132 М2	3,1	4,85	0,89	0,5	5,5	26
17	Токарный с ЧПУ	АИР160 S4	18,4	13,82	0,88	0,7	7,5	103
18	Зубофрезерный станок	АИР112 М2	3	17,8	0,86	0,6	7,5	133
19	Шпиндельный станок	АИР100 L8	6,1	13,82	0,88	0,5	7,5	103
20	Пресс	АИР100 L2	6,8	28,16	0,84	0,5	6,5	183
21	Плоскошлифовальный стаок	АИР225 М2	9,6	13,4	0,82	0,65	5,6	108
22	Вентилятор	АИР112 М2	11	14,6	0,7	0,8	6,3	48
23	Кран-балка	АИР200 L8	5,5	45,8	0,81	0,5	6	274

Выбор плавких вставок предохранителей:

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (Iр):

Iн.вст Iр,

и по условию перегрузок пиковыми токами:

Iн.вст Iп /,

где In - максимальный пиковый (кратковременный) ток; - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки; =2,5 - для легких пусков с длительностью пуска до 5 с.

При выборе предохранителя для одиночного электроприемника в качестве Iр принимается его номинальный ток iн, а в качестве In - пусковой ток iпуск.

Выбранные плавкие вставки должны обеспечивать также селективность (избирательность) срабатывания. Это значит, что при КЗ на каком-либо участке сети должна перегореть плавкая вставка предохранителя только этого поврежденного участка.

Проведем расчет для электроприемника №2:

Выбираем ток плавкой вставки из условий:

Iн.вст Iр.

50 13,82.

Iн.вст Iп /,

50 =41,46

Выбираем предохранитель ПН2-100.

Предохранители для остальных электродвигателей выбираем аналогично и заносим в таблицу 7.2.

Выбор автоматических выключателей:

Автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в цепи и осуществляют управление участками электросетей.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырех- полюсные.

Проведем расчет для электроприемника №2:

Максимальный кратковременный ток:

Принимаем Kн= 1,25.

Выберем ток расцепителя из условия:

Выбираем автоматический выключатель серии ВА 51-29 с Iн.р=16, на электромагнитном расцепителе, ток срабатывания установлен на Iн.р=125 А.

Автоматические выключатели для остальных электродвигателей выбираем аналогично и заносим в таблицу 7.2.

Выбор тепловых реле магнитных пускателей:

Номинальные токи тепловых реле выбирают по длительному расчетному току:

Iн.т Iр.

При протекании тока КЗ в цепи защита (автоматический выключатель или предохранитель) - магнитный пускатель начинают одновременно действовать защита и отключаться пускатель вследствие исчезновения напряжения на втягивающей катушке. Во избежание приваривания контактов пускателя раньше должна срабатывать защита.

Проведем расчет для электроприемника №2:

Определяем длительный расчетный ток электродвигателя

25 13,82.

Выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ2000 второй величины с РТЛ-1001, Iном.т.р =25 А.

Магнитные пускатели и реле для остальных электродвигателей выбираем аналогично и заносим в таблицу 7.2

Таблица 7.2 - Результаты выбора аппаратов защиты

№ На плане	Наименование оборудования	Тип двигателя	Pн, кВт	Iр, А		Выключатели
1	Моечная машина	АИР132 М2	6,2	28,16	6,5	ВА51-29/16
2	Долбежный станок	АИР160 S2	3,5	13,82	7,5	ВА31-1/10
3	Сверлильный станок	АИР132 М2	4,1	9,68	6	ВА51-29/16
4	Шлифовальный станок	АИР100 L4	7,5	13,82	7,5	ВА51-29/16
5	Отрезной станок	АИР100 L2	2,8	4,85	5,5	ВА31-1/10
6	Пресс	АИР 222 S4	9,5	13,82	7,5	ВА51-29/16
7	Токарный станок	АИР100 L8	3,8	28,16	6,5	ВА51-29/16
8	Вертикально фрезерный	АИР132 М2	7,5	45,8	6	ВА51-29/16
9	Токарно-винторезный станок	АИР132 М2	14,2	78,3	6	ВА51-29/20
10	Резьбонарезной станок	АИР160 S2	12,8	8,43	5,5	ВА51-29/10
11	Отрезной станок	АИР132 М2	15,5	17,8	7,5	ВА51-29/40

Заключение

В данном курсовом проекте я провел расчет электрических нагрузок для групп электроприемников методом упорядоченных диаграмм. Расчет выполнялся по узлам питания системы электроснабжения, т.е. электроприемники распределяются на группы, которые будут запитываться от шкафов ШР или шинопроводов ШРА. Распределение на группы проводят исходя из расположения на плане предприятия электрооборудования таким образом, чтобы обеспечить наибольшую экономичность монтажа всех элементов системы электроснабжения.

Рассчитал мощность компенсирующего устройства реактивной мощности, выбрал конденсаторную установку серии УК4-0,38-200-У3,номинльной реактивной мощностью Q=178,1квар. Построил треугольник мощностей.

Выбрал число и мощность трансформаторов подстанций. Освещение выполнил светильниками РСП25 с газоразрядными лампами высокого давления ДРЛ80.Расчёт произвёл методом удельной мощности на единицу площади.

Произвёл выбор распределительных шкафов серии ПР85, ПР88, выбрал трансформатор тока серии ТК20. Выбрал измерительные приборы серии 365.Выбрал высоковольтный предохранитель серии РВЗ и выключатель нагрузки серии ВМПЭ.

Литература

1. В.Д. Елкин, Т.В. Елкина. Электроснабжение промышленных предприятий: Пособие по курсовому и дипломному проектированию.

2. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Г.М. Кнорринга. Ленатомиздат, 1976.

3. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий. А.Г.Ус, Л.И. Евминов. НПООО, Минск 2002.

4. Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения: Учебное пособие. - Мн.: НП ООО "Пион", 2001. - 292с.

Размещено на Allbest.ru