Электроснабжение автоматизированного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей энергии, вырабатываемой в нашей стране.

Актуальность данного курсового проекта заключается в том, что ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологии во всех отраслях производств выдвигают проблему их рационального электроснабжения.

В настоящее время электроэнергетика России является важнейшим жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входит более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн кВт.

Система распределения столь большого количества электроэнергии на промышленных предприятиях должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования.

Объектом исследования в представленной работе является автоматизированный цех. Предметом исследования - электроснабжение автоматизированного цеха.

Основываясь на аргументации об актуальности выбранной темы, можно определить целевую ориентацию работы.

Цель курсового проекта - спроектировать электроснабжение механического цеха

Задачи проекта:

- рассчитать электрические нагрузки, выбрать компенсирующее устройство и трансформатор;

- рассчитать и выбрать элементы ЭСН;

- проверить выбранные элементы ЭСН по токам КЗ;

- составить ведомость монтируемого оборудования



1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Механический цех (МЦ) является вспомогательным и выполняет заказы основных цехов предприятия.

Он предназначен для выполнения различных операций по обслуживанию, ремонту электротермического и стандартного обслуживания.

Для этой цели в цехе предусмотрены: станочное отделение, сварочный участок, компрессорная, производственные, служебные и бытовые помещения.

Основные оборудование установлено в станочном отделении: станки различного назначения и подъемного- транспортные механизмы.

МЦ получает электроснабжения (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП).

ТП находится на расстоянии 1,5 км от ГПП предприятия, напряжение- 6 или 10 кВ.

От энергосистемы (ЭНС) до ГПП- 12 км.

Количество рабочих смен- 2.

Потребители ЭЭ относятся по надежности и бесперебойности ЭСН к 2 и 3 категории.

Грунт в районе цеха - супесь с температурой 0, окружающая среда не агрессивная.

Каркас здания сооружен из блоков секций длиной 8 и 6 м каждый.

Размеры цеха AЧBЧH=48Ч30Ч7 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,2м.

Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.1.

Мощность электропотребления ( указана для одного электроприемника.

Таблица 1.1 - Перечень ЭО механического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1…4	Сварочные автоматы	50 кВА	ПВ=60%
5…8	Вентиляторы	4,8
9,10	Компрессоры	30
11,12, 39,40	Алмазно-расточные станки	2,5
13…16	Горизонтально-расточные станки	25
17,19	Продольно-строгальные станки	40
18	Кран-балка	15	ПВ=60%
20	Мостовой кран	55	ПВ=40%
21…26	Расточные станки	14
27…29	Поперечно-строгальные станки	10
30…33	Радиально-сверлильные станки	3	1-фазные
34…36	Вертикально-сверлильные станки	4	1-фазные
37,38	Электропечи сопротивления	32
41,42	Заточные станки	1,5	1-фазные
43…50	Токарно-револьверные станки	4,5

Расположение основного ЭО механического цехапоказано на плане (рис. 1.1).



1.2 План расположения ЭО механического цеха

Рисунок 1.1 - План расположение основного ЭО механическогоцеха

1.3 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности

Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 10кВ (наиболее распространенным является напряжение 0,4 кВ). 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. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений.

В соответствии с [9] 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.

Помещения со взрыво- и пожароопасными зонами имеют особую классификацию, обусловленную различными условиями образования взрыво- и пожароопасных веществ и смесей.

При проектировании электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает решающее влияние на степень защиты применяемого оборудования.

Электроснабжение автоматизированного цеха для выпуска металлоизделийпо степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности цех относится к классу ПО (повышенной опасности), так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Таблица 1.2 - Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Наименование помещений	Категории
	взрывоопасности	пожароопасности	электробезопасности
Трансформаторная	В-II	-	ОО
Вентиляторная	В-IIA	П-IIA	ПО
Комната отдыха	-	-	БПО
Агрегатная	П-IIа	В-IIа	БПО
Склад штампов	-	-	БПО
Кабинет мастера	-	-	БПО
Инструментальная	В-IIа	П-IIа	ПО
Голтовочная	В-IIа	П-IIа	ПО

Примечание к таблице 1.2:

В-IIа - повышенная взрывоопасность;

П-IIа - повышенная пожароопасность;

ПО - повышенная электробезопасность;

БПО - без повышенной электробезопасности.



2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Создание любого промышленного объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электроприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.

Существующие методы определения расчетных нагрузок основаны на обработке экспериментальных и практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий.

2.1 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов

2.1.1 Выбор схемы электроснабжения цеха

Внутрицеховые сети выполняют по радиальной, магистральной или смешанной схемам. На выбор схемы влияют категория потребителей по надежности электроснабжения, взаимное расположение ЭП по площади цеха, их единичная мощность, связанность электроприемников единым технологическим процессом и характеристика окружающей среды.

Радиальные схемы применяют в помещениях с любой окружающей средой. Данные схемы характерны тем, что от источника питания (КТП) прокладывают линии, питающие непосредственно ЭП большой мощности или комплектные распределительные устройства (шкафы, пункты, сборки, щиты), от которых по отдельным линиям питаются электроприемники малой и средней мощности. Распределительные устройства следует располагать в центре электрических нагрузок данной группы потребителей (если позволяет окружающая среда) с целью уменьшения длины распределительных линий. Линии, по которым запитываются распределительные устройства, называются питающими и выполняются, как правило, кабелями. Радиальные схемы требуют установки на цеховых подстанциях большого числа коммутационных аппаратов и значительного расхода кабелей.

Наиболее экономичными являются магистральные схемы. Широкое применение получили схемы "блок трансформатор - магистраль" (БТМ) без распределительных устройств на подстанциях. В схемах БТМ целесообразно использование комплектных шинопроводов: в питающей сети - магистральных шинопроводов серии ШМА, в распределительной сети - распределительных шинопроводов серии ШРА. Магистральные схемы с шинопроводами обеспечивают высокую степень надежности электроснабжения. Их основными достоинствами являются универсальность и гибкость, позволяющие производить изменения технологического процесса и перестановку технологического оборудования в цехах без существенного изменения электрических сетей.

Электропотребители цеха относят к различным категориям надежности.

Электроприёмники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания, переключение можно осуществлять не автоматически.

Электроснабжение электроприёмников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток.

Электрооборудование механического цехаотносится ко2-3 категории и могут питаться от одного источника, при условии, что перерывы электроснабжения необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток.

Исходя из понятия категории ЭСН-2, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки. К установке принимается однотрансформаторная ТП, а для обеспечения надежности предусмотрено резервное питание от другого источника через выключатель 2SF.

Электроприемники разбиваю на группы: 3-фазный ДР, 3-фазный ПКР, ОУ.

Выбираю виды: РП, ЩО.Такой выбор позволит сформировать схему ЭСН. Структурная схема ЭСН электроприемников третей категории изображена на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема ЭСН цеха

2.1.2 Расчет электрических нагрузок

Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму



(2.1)

где Р_ЭП - номинальная активная мощность потребителя, работающего в повторно-кратковременном режиме, кВА;

ПВ - продолжительность включения, отн. ед.

Для кран-балки Р_ЭП = 15 кВт, ПВ = 60 %

Определяется методом удельной мощности нагрузка осветительной установки

Р_оу= Р_уд^.•S (2.2)

где Р_оу -- мощность нагрузки осветительной установки, кВт;

Р_уд-- удельная мощность газоразрядных ламп, Вт/м²

S-- площадь помещений первого и второго этажа цеха, м²;

Площадь помещений цеха

S= S₁ +S₂ (2.3)

где S₁ ; S₂ -- площадь помещений первого и второго этажа цеха, м²;

S₁= А•В (2.4)

S₂= А_{всп пом}•В_{всп пом}

где А, В; А_{всп пом};В_{всп пом} -- стороны основных и вспомогательных помещений, м;

S₁= 48 ·^. 30 = 1440 м²

S₂ = 6·7·6= 234 м²

S=S₁+S₂=1440+234=1674 м²

Р_оу= Р_уд^. S = 10 · 1674 · 10 ^-3 = 16,74 кВт.

Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется “Сводная ведомость нагрузок по цеху” (Приложение Б, таблица Б.1).

Расчеты производятся для РП по методике изложенной в [9]

Определяется показатель силовой сборки в группе (m)для РП 1

; (2.5)

где m - показатель силовой сборки в группе;

Р_н.нб, Р_н.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

Р_н.нб= 32 кВт; Р_н.нм= 2,5 кВт

результаты заносится в колонку 8.

Для приёмников РП 1 определяются мощности за наиболее загруженную смену

,

где Р _см - средняя активная мощность за наиболее загруженную смену, кВт

К_и - коэффициент использования электроприемников, отн. ед.

- сумма номинальных мощностей потребителей, кВт



К_и = 0,14;= 5 кВт

, (2.6)

где Q_см - средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену, кВАр

Р_см = 0,70 кВт, tgц =1,73

результаты заносятся в колонки 9. 10 соответственно для каждого приемника.

Полная мощность на РП 1

(2.7)

где S_смУ - средняя полная мощность по группе потребителей за наиболее загруженную смену, кВА

Р_смУ = 53,46 кВт; Q_смУ = 25,28 кВАр

Определяются средний коэффициент использования группы приемников, а также коэффициент мощности по формулам

; ; (2.8)

где - сумма активных мощностей потребителей за смену, кВт;

- сумма номинальных мощностей потребителей, кВт;

- сумма полных мощностей потребителей за смену, кВА

- сумма реактивных мощностей потребителей за смену, кВАр;

= 53,46 кВт; = 103 кВт;= 59,13 кВА; = 25,28 кВАр

; ;

; ;

Аналогично ведем расчеты для остальных РП, результаты заносятся в колонки 5-11 соответственно.

Определяется эквивалентное число потребителей п_э = F(п, т, К_{и ср}, Р_н) например для РП п_э= F(>5, <3, <0,2, переменная) по формулам [9]

Для РП 4по таблице1.5.2[9]n_эне определяется, а коэффициент максимума сводится к длительному режиму

К_з=0,9

Результаты вычислений заносится в колонку 12.

Определяются максимальные расчетные нагрузки группы электроприемников по формулам [9]:

Р_м = К_м •^.Р_см? ; ; (2.9)

где- коэффициент максимума реактивной мощности.

В соответствии с практикой проектирования принимается при

n_э ? 10 и при n_э>10 [10]

Р_м =1,51·53,46 = 80,72 кВт;

,

результат заносится в колонки 15, 16,17.

Определяется ток на РУ, результат заносится в колонку 18.

(2.10)

где I_м(РУ)- максимальный ток на распределительном устройстве, А;

U_л - линейное напряжение, В

S_м= 7,23 кВА; U_л= 0,38 кВ

Используя формулы 2.5 - 2.12 аналогично ведутся расчеты для других РУ. Результаты расчетов сводятся в таблицу Б1 (Приложение Б).

Определяются потери в трансформаторе по формулам [6], результаты заносятся в колонки 15, 16, 17.

?Р_т = 0,02S_м(нн); ?Q_т = 0,1S_м(нн); (2.11)

?Р_т= 0,02 · 334,65 = 6,69кВт;

?Q_т= 0,1 · 334,65 = 33,47кВАр;

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности [7].

S_т? S_р = S_м(ВН) (2.12)

где S_м(ВН)- максимальная мощность на шинах высокого напряжения, кВА;



S_м(ВН) = S_м(НН) + ?S_т (2.13)

S_м(ВН)= 334,65 + 34,13 = 368,75кВА

S_т? S_р =368,75 кВА

По таблице 3.2.1 [3] выбирается КТП 400-10/0,4; с одним трансформатором ТМ 400-10/0,4;

R_т= 5,5 мОм; ?Р_ХХ = 1,08 кВт;

X_т= 17,1 мОм; ?Р_КЗ = 5,9 кВт;

Z_т= 18 мОм;u_кз = 4,5 %;

; i_хх = 2,1 %.

где R_т- сопротивление трансформатора, кОм;

X_т- индуктивное сопротивление трансформатора, мОм;

Z_т⁽¹⁾ - полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, мОм.

?Р_ХХ - потери активной мощности в режиме холостого хода, кВт;

?Р_КЗ - потери активной мощности в режиме короткого замыкания, кВт;

u_кз - напряжение короткого замыкания; %;

i_хх - ток холостого хода, %

Коэффициент нагрузки

(2.14)

где S_нн - максимальная полная мощность кВА;

S_т - паспортная мощность трансформатора, кВА

S_нн = 263,65 кВА; S_т = 400 кВА

Ответ . Выбрана цеховая КТПЧ400-10/0,4 с трансформатором

ТМ 400 -10/0,4 К_з=0,83



2.1.3 Компенсация реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.

Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; искусственные меры с применением компенсирующих устройств.

К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.

Выбор компенсирующих устройств

От реактивной нагрузки электроприемников напряжение до 1 кВ зависит выбор числа и мощности цеховых трансформаторов промышленных предприятий, пропуская способность питающих и распределительных сетей и в значительной степени схема электроснабжения. Поэтому выбор средств компенсации реактивной мощности от электроприемников до 1 кВ следует рассматривать одновременно с определением числа и мощности трансформаторов, числа и пропускной способности питающих линий.

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать реактивную мощность КУ.

, (2.15)

гдеQ_к.р. - расчетная мощность КУ, кВАр;

- коэффициент, учитывающий повышение cosестественным способом, принимается = 0,9;

tg, tg_K- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosц_к= 0,92…0,95.

Принимается cosц_к= 0,95,тогда tgц_к.=0,33

Значения Р_мtgц выбираются по результату расчета нагрузок из “Сводной ведомости нагрузок”

По [4, с.456] выбирается 1ЧУК2-0,38-36

Определяется фактические значения tgц_ф.и cosц_ф после компенсации реактивной мощности

Тогда cos =0,92

Результаты расчетов заносим в таблицу Б.1

2.1.4 Выбор числа и мощности трансформаторов

По таблице 3.2.1 [3] выбирается КТП 400-10/0,4; с одним трансформатором ТМ 400-10/0,4;

R_т= 5,5 мОм; ?Р_ХХ = 1,08 кВт;

X_т= 17,1 мОм; ?Р_КЗ = 5,9 кВт;

Z_т= 18 мОм;u_кз = 4,5 %;

; i_хх = 2,1 %.

Коэффициент нагрузки по формуле 2.14

2.2 Расчет и выбор элементов ЭСН

2.2.1 Расчет и выбор аппаратов защиты

Согласно [1] от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией; силовые сети, когда по условию технологического процесса или режима их работы могут возникать длительные перегрузки; сети взрывоопасных помещений или взрывоопасных наружных установок независимо от условий технологического процесса или режима работы сети.

Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей. Для защиты электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором до 100 кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и останова электродвигателя и реверса. В исполнении с тепловым реле пускатели также защищают управляемый электродвигатель от перегрузки. Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при анормальных режимах (КЗ и перегрузки), для редких оперативных включений (3-5 в час) при нормальных режимах, а также для защиты цепей от недопустимых снижениях напряжения [2].

Произведем выбор аппаратов защиты, устанавливаемых у силовых шкафов.

Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен, тип его и число фаз.

К распределительным пунктам и потребителям примем к установке автоматические выключатели, так как они защищают одновременно от токов КЗ и перегрузок одновременно.

Наиболее современными являются автоматы серии ВА.

Автоматы выбирают согласно условиям

I_н.а.? I_н.р. (2.20)

где I_н.а. - номинальный ток автомата, А;

I_н.р.- номинальный ток расцепителя, А;

Для линии без двигателя

I_н.р. ? I_м (2.21)

где I_м. - максимальный ток в линии, А;

Для линии с группой двигателей

I_н.р. ? 1,1 • I_м (2.22)

Для линии с одним двигателем

I_н.р. ? 1,25 •I_дл (2.23)

где I_дл. - длительный ток в линии, питающей одиночный потребитель А;

(2.24)

гдеU_л- линейное напряжение, кВ;

з - КПД электродвигателя, отн. ед.

Линия Т -- ШНН, 1SF,линия без ЭД:

Ток в линии

(2.25)

где S_т-номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_л- номинальное напряжение трансформатора, кВ

S_m= 400 кВ^.А, U_л= 0,4 кВ

Автоматический выключатель выбираем согласно условий 2.22 и 2.23

I_н.р. ? 361,3 А

По таблице А.6 [9] выбираем ВА 55-39-3

U_н.а =380 В

I_н.а.=630 А;

I_н.р.=630 А;

I _у(п)=1,25 I _н.р

I _у(к.з)=2 I _н.р

I_откл=25 кА

При отсутствии бросков тока принимается I_у(к.з)=2I_н.р, в случае необходимости кратность отсечки можно увеличить в период эксплуатации.

Линия ШНН -- РП 4, SF5, линия с группой ЭД:

Максимальный ток в линии

I_м= 189,6 А ;

По условиям (2.18) и (2.20) выбирается автоматический выключатель

I_н.р. ? 1,1 · 189,6 = 208,6 А

I_н.а.? 208,6 А

По таблице А.6 [9] выбираем ВА 55-39-3

U_н.а = 380 В

I_н.а.= 250 А;

I_н.р.= 250 А;

I _у(п)= 1,25 I _н.р

I _у(к.з)= 5 I _н.р

I_откл= 25 кА

Ток отсечки

I₀>1,2 · I_пик (2.26)

гдеI₀ - ток отсечки, А;

I_пик - пиковый ток, А.

I₀>1,2 · 787,9 = 945,5 А.

Кратность отсечки

, (2.27)

принимаем К₀ = 5

Так как на РП 4 количество ЭД более 5, а наибольшим по мощности является вентилятор, то по формуле (2.24)

гдеI_н.нб - номинальный ток наибольшего в группе электродвигателя, А;

Р_н = 48,0 кВт; U_л = 0,38 кВ; cosц = 0,8; з = 0,9

I_н.нб К_и= 101,4 · ^. 0,6 = 60,8 А.



I_{пуск. нб} = 6,5 ·^.I_н.нб= 6,5 · 101,4 = 659,1 А;

I_пик = I_{пуск.нб} + I_м.гр - I_н.нб К_и = 659,1 + 189,6 - 60,8 = 787,9 А

Линия РП 4 - вентилятор, SF, линия с одним ЭД:

Длительный ток в линии по формуле (2.24)

I _н.а.? I _н.р.

I _н.р. ? 1,25 · I _дл=1,25 · 101,4 = 126,8 А

По таблице А.6 [9, с.186] выбираем ВА 55-39-3:

U_н.а = 380 В

I_н.а.= 160 А;

I_н.р.= 160 А;

I _у(п)= 1,25 I _н.р

I _у(к.з)= 5 I _н.р

I_откл= 25 кА

I₀>1,2 · I_п= 1,2 · 6,5 · 101,4 = 790,9 А.

принимается К₀ = 5

2.2.2 Расчет и выбор линий электроснабжения

Проводники электросетей от проходящего по ним тока согласно закону Джоуля-Ленца нагреваются. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно-допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву [10].

Выбираются линии ЭСН [4] с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию

I_доп. ? K_зщI_у(п) (2.26)

гдеI_доп - допустимый ток проводника, А;

К_зщ - коэффициент защиты;

I_у(п) - ток уставки автомата в зоне перегрузки, А.

Для прокладки в воздухе в помещениях с повышенной зоной опасности выбирается кабель марки АВВГ К_зщ= 1,25).

Линия с SF1: I_доп? 1,25 · 1,25 · 250 = 390,6 А

По таблице 1.3.7 [1] выбирается АВВГ-3Ч(3Ч70), I_доп =3Ч140 А.

Для прокладки в воздухе в помещениях с нормальной зоной опасности и при отсутствии механических повреждений К_зщ= 1

Линия с SF: I_доп? 1,25 · 160 = 200 А

По таблице 1.3.7 [1] выбирается АВВГ-3Ч120, I_доп = 200 А.

Аналогично производим расчет для остальных токоприемников. Результаты расчета сводим в таблицу В.1 (Приложение В)

2.3 Расчет токов короткого замыкания

2.3.1 Выбор характернойлинии электроснабжения

Характерной линией ЭСН является та, у которой К_п, I_н, L -наибольшая величина. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем. Принимаем линию трансформатор ТМ 400 - 10/0.4 - кабель АВВГ - 3Ч(3Ч70), - РП4 - кабель АВВГ - 3Ч120 - вентилятор под № 2 как наиболее мощный и наиболее удаленный от источника питания

2.3.2 Выбор точек и расчет токов короткого замыкания

Составляется схема замещения характерной линии ЭСН (рисунок 2.4) и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприёмнике.

Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

Для системы:

,

для алюминиевого провода j_эк=1,1А/мм²

По таблице 1.3.29 [1, с. 34], наружная ВЛ АС-3 Ч 10/1,8; I_доп = 84 А;

По таблице 1.2.1 [8] принимаем

Сопротивления приводятся к НН:

Для трансформатора с S_ном =400 кВА по таблице 1.9.1 [9] принимаем

R_т= 5,5 мОм, Х_т= 17,1 мОм; Z_т⁽¹⁾=195 мОм.

Для автоматов по таблице 1.9.3 [9, с.61]

1SF	630 А	R1SF=0,12мОм	XSF1= 0,13 мОм	RП1SF= 0,25 мОм
SF5	200 А	RSF1 =0,4 мОм	XSF1 = 0,5 мОм	RПSF1 = 0,6 мОм
SF	160 А	RSF=0,7 мОм	XSF = 0,7 мОм	RПSF = 0,7 мОм

Для ступеней распределения по таблице 1.9.4 [9]

R_ст1= 15 мОм; R_ст2= 20 мОм;

Для кабельных линий по таблице 1.9.5 [9]

КЛ1: r₀' = 0,447 мОм м; х₀ = 0,082 мОм/м, т.к. в схеме 3 параллельных кабеля, то

R_кл1= r₀ · L_кл1=0,15 · 28 = 4,2 мОм

Х_кл1= х_о · L_кл1=0,082 · 28 = 2,3 мОм.

КЛ2:

r₀ = 0,261 мОм/м; х₀ = 0,08 мОм/м.

R_кл2 = r₀ · L_кл2 = 0,261 · 32 = 8,35 мОм

Х_кл2 = х_о · L_кл1 = 0,08 · 32= 2,56 мОм

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рисунок 2.5):

R_э1 = R_с + R_Т + R_1SF +R_1ПSF + R_С1= 4,8 + 5,5 + 0,12 + 0,25 + 15 = 25,67 мОм;

Х_э1 = Х_С + Х_Т + Х_SF1 = 0,58 + 17,1 + 0,13 = 17,81 мОм;

R_э2 = R_кл1 + R_SF5 + R_ПSF5 + R_С2= 4,2 + 0,4 + 0,6 + 20 = 25,20 мОм;

Х_Э2 = Х_кл1 + Х_1SF = 2,3 + 0,5 = 2,80 мОм;

R_э3 = R_кл2 + R_SF + R_ПSF= 8,35 + 0,7 + 0,7 = 9,75 мОм;

Х_Э3 = Х_кл2+ Х_SF = 2,56 + 0,7 = 3,26 мОм;

Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в “Сводную ведомость” (таблица 2.2):

R_к1= R_э1= 25,67 мОм; Х_к1 = X_э1= 17,81 мОм;

Определяются коэффициенты К_у по рис. 1.9.2 [1]: и q:

; ;

Коэффициент действующего значения ударного тока

; q₂ = q₃ =1

Определяются 3-фазные и 2-фазные токи КЗ и заносятся в “Сводную ведомость токов КЗ” (таблица 2.2):

Действующие значения ударного тока

Ударный ток

Таблица 2.3 -Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	Трехфазные токи КЗ	Двух фазные токи КЗ	Однофазные токи КЗ
	Rк, мОм	Xк, мОм	Zк, мОм		Ку	q	, кА	iу, кА		кА	ZП, мОм	, кА
К1	25,67	17,81	31,24	1,44	1,0	1,0	7,40	10,43	7,40	6,44	15,0	3,30
К2	50,87	20,61	54,89	2,47	1,0	1,0	4,00	5,64	4,00	3,48	43,6	2,03
К3	60,62	23,87	65,15	2,54	1,0	1,0	3,38	4,77	3,38	2,94	60,8	1,75

Составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рисунок 2,7) и определяются сопротивления

Рисунок 2.7 - Схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ

Для кабельных линий:

R _пкл1 = 2r₀^. L_кл1 = 2 · 0,15 · 28 = 8,4 мОм

Х_пкл1 = х_оп · L_кл1 = 0,15 · 28 = 4,2 мОм.

R _пкл2 = 2r₀^. · L_кл2 = 2 · 0,261 · 32 = 16,70 мОм

Х_пкл2 = х_оп^. · L_кл2 = 0,15 · 32 = 4,8 мОм

Z_п1 = R_с1 = 15 мОм



2.4 Проверка элементов цеховой сети по токам КЗ

1. Согласно условиям по токам КЗ АЗ проверяются:

* на надежность срабатывания:

1SF: 3,3 ? 3 · 0,63 кА 3,30 кА ? 1,89 кА

SF5: 2,03 ? 3 · 0,25 кА 2,03 кА ? 0,75 кА

SF: 1,75 ? 3 · 0,16 кА 1,75 кА ? 0,48 кА

Надежность срабатывания автоматов обеспечена.

* на отключающую способность:

1SF: 25 ? 1,41 · 7,4 кА 25 кА ? 10,43 кА

SF5: 25 ? 1,41 · 4,0 кА 25 кА ? 5,64 кА

SF: 25 ? 1,41 · 3,38 кА 25 кА ? 4,77 кА

= -трехфазный ток в установившемся режиме

Автомат при КЗ отключается не разрушаясь.

на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе К₀для I_у(кз) каждого автомата:

I_у(кз)? I_п(для ЭД)

I_у(кз)? I_пик(для РУ)

2. Согласно условиям проводники проверяются:

* на термическую стойкость:

КЛ1 (ШНН--РП 4): по таблице 10.3 [6] принимаем приведенное время действия тока КЗ t_пр(1)⁼ 3,5 с.

(2.27)

S_кл1 ? S_кл1.тс; (2.28)

где S_кл.тс- термически стойкое сечение кабельной линии, мм²;

t_пр - приведенное время действия тока КЗ;

б - термический коэффициент, принимается б = 11 - для алюминия [10].

3Ч70 мм²> 71,6 мм²

Аналогично проверяется КЛ 2 (РП 4--Н): по таблице 10.3 [6] принимаем t_пр(1)⁼ 1,7 с.

S_кл2 ? S_кл2.тс; 120 мм²> 42,2 мм²

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют

* на соответствие выбранному аппарату защиты учтено при выборе сечения проводника I_доп ? К_зщ^. I_у(п)

2.5 Определение потери напряжения в линии

По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию

?U< 5 % от U_н.

Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рисунок 3.4) и наносятся необходимые данные

Рисунок 2.8 -Расчетная схема определения потери напряжения

Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета ?Uпо токам участков.

U = ?U_кл1 + ?U_кл2 = 0,40 + 0,36 = 0,76%

Согласно условия ?U< 5 % от U_н, 0,76 % < 5 %, что удовлетворяет силовые нагрузки.

Вывод: Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.



3. СОСТАВЛЕНИЕ ВЕДОМОСТЕЙ МОНТИРУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ РАБОТ

В соответствии с полученными результатами, составим ведомость монтируемого оборудования.

Таблица 3.1 - Ведомость монтируемого оборудования

№	Наименование ЭО	Тип, марка	Ед. изм.	n	примечание
1	Трансформатор	ТМ-400-10/0,4	шт	1
2	Кабели	АВВГ- 3Ч16	м	81
		АВВГ-3Ч70	м	104
		АВВГ- 3Ч25	м	26
		АВВГ- 3Ч4	м	147
		АВВГ-3Ч10	м	246
		АВВГ-2Ч6	м	26
		АВВГ-3Ч95	м	33
3	Провод	АС-3Ч10	м	900
4	Распределительные пункты	ПР85-3-073-21У3	шт	2
		ПР85-3-017-21У3	шт	1
		ПР85-3-023-21У3	шт	1
5	Автоматические выключатели	ВА 55-37-3	шт	4
		ВА 52-31-3	шт	27
		ВА 52Г-31-3	шт	4
		ВА 51-31-3	шт	5
		ВА 52-37-3	шт	1
		ВА 52-33-3	шт	2

Таблица 3.2- Ведомость физических объемов электромонтажных работ

№	Вид работ	Тип, марка ЭО	Ед. изм.	n	Примечание
1	Монтаж трансформатора	ТМ 400-10/0,4	шт	1
2	Прокладка кабеля	-	м	663
3	Прокладка провода	АС-3Ч10	м	900
4	Монтаж аппаратов распределительных устройств	-	шт	4
5	Монтаж аппаратов защиты	-	шт	43

4. ОХРАНА ТРУДА

В соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок и ГОСТ 12.1.019-79 для защиты персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования предусмотрены следующие

Организационные меры для обеспечения безопасности работ - это выполнение работ в электроустановках по наряду, распоряжению, в порядке текущей эксплуатации.

1.Работы по наряду. Наряд - это письменное задание, определяющее место, время начала и завершения работ, условия их безопасного ведения, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность работ. Наряд составляется на бланке установленной формы. По наряду выполняются следующие работы:

1) с полным снятием напряжения;

2) с частичным снятием напряжения;

3) без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением.

2. Работы по распоряжению. Распоряжение - это задание на работу в электроустановках, записанное в оперативном журнале. Распоряжение имеет разовый характер, выдается на одну работу и действует на одну смену или в течение часа. По распоряжению выполняются работы:

1) без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, продолжительностью не более- одной смены;

2) внеплановые кратковременные и небольшие по объему (до 1 часа), вызванные производственной необходимостью, с полным или частичным снятием напряжения, а также без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением (работы на кожухах электрооборудования, измерения токоизмерительными клещами, смена предохранителей до 1000 В). Эти работы выполняются не менее чем двумя рабочими в течение не более 1 часа;

3) некоторые виды работ с частичным или полным снятием напряжения в установках до 1000 В продолжительностью не более одной смены (ремонт магнитных пускателей, контакторов, рубильников и прочей подобной аппаратуры, установленной вне щитов и сборок; ремонт отдельных электро-приемников; ремонт отдельно расположенных блоков управления и магнитных станций, смена предохранителей и другие. Работы выполняются двумя рабочими.

3. В порядке текущей эксплуатации выполняют работы по специальному перечню с последующей записью в оперативный журнал.

Основные технические меры:

1) ограждение токоведущих частей;

2) применение блокировок электрических аппаратов;

3) установка в РУ заземляющих разъединителей;.

4) устройство защитного отключения электроустановок;

5) заземление или зануление электроустановок;

6) выравнивание электрических потенциалов на поверхности пола (земли) в зоне обслуживания электроустановок;

7) применение разделяющих трансформаторов, применение малых напряжений;

8) применение устройств предупредительной сигнализации;

9) защита персонала от воздействия электромагнитных полей;

10) использование коллективных и индивидуальных средств защиты .

11) выполнение требований системы стандартов безопасноститруда (ССБТ).

Работы, проводимые в действующих электроустановках, делятся на следующие категории:

1) проводимые при полном снятии напряжения;

2) проводимые с частично снятым напряжением;

3) без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях;

4) без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

К техническим мероприятиям, выполняемым для обеспечения безопасного ведения работ с полным или частичным снятием напряжения в установках до 1000 В, относятся:

1) отключение всех силовых и других трансформаторов со стороны высшего и низшего напряжения с созданием видимого разрыва цепей;

2) наложение переносных заземлений. При их отсутствии - принятие дополнительных мер: снятие предохранителей, отключение концов питающих линий, применение изолирующих накладок в рубильниках, и автоматах и другие;

3) проверка отсутствия напряжения указателем напряжения, который предварительно должен быть проверен путем приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

К техническим мерам, обеспечивающим безопасность работ без снятии напряжения относятся:

1) расположение рабочего места электромонтера таким образом_? чтобы токоведущие части, находящиеся под напряжением, либо перед ним, либо с одной стороны;

2) использование защитных средств;

3) использование глухой, чистой и сухой спецодежды с длинными застегивающимися рукавами и головного убора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

нагрузка трансформатор силовой ток

Данный курсовой проект - итоговая работа изучения 1 раздела МДК 01.02 “Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования”

В курсовом проекте я спроектировал схему снабжения механического цеха. По заданной мощности оборудования цеха рассчитал электрическую нагрузку цеха и составил сводную ведомость нагрузок по цеху. На основании этих расчетов выбрал мощность и тип силовых трансформаторов. Произвел расчет и, пользуясь справочниками, выбрал компенсирующие устройства. Рассчитал уставки аппаратов защиты и выбрал защитную аппаратуру (автоматические выключатели). При этом к установке принималось наиболее перспективное оборудование. Для питания оборудования рассчитал сечения и выбрал кабель (провод) линии электроснабжения. Выполнил расчет токов короткого замыкания и на основании этих расчетов проверил правильность выбора аппаратуры защиты.

В курсовом проекте также рассмотрены вопросы, относящиеся к обеспечению безопасности людей работающих на предприятии.



СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1. Правила устройства электроустановок. - М.:Госэнергонадзор, 2015. - 644с.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: учебное пособие / И.И. Алиев. - М.: Высшая школа, 2014. - 256с.

3. Баумштейн И.А. Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий / И.А. Баумштейн, С.А. Бажанов, И.С. Батхон, М.В. Хомякова. - М.: Энергия, 2013. - 656с.

4. Большам Я.М. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. / Я.М. Большам, В.И. Крупович, М.Л. Самовера. - М.: Энергия, 2013. - 696с.

5. Гурман С.М. Оформление дипломных и курсовых проектов: методические указания / С.М. Гурман - Богданович, 2014 - 40с.

6. Кабышев А.В. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / А.В. Кабышев, С.Г. Обухов.- Томск, 2015. - 168 с.

7. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: учеб. пособие для студ. проф. образования / Е.А. Конюхова. - М.: Мастерство, 2015. - 320с.

8. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебно-справочное пособие /Б.И. Кудрин. - М.: Теплотехник, 2014. - 698с.

9. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения: методическое пособие для курсового проектирования / В.П. Шеховцов.- М.: Форум-Инфра-М, 2015. - 214с.

10. Библиотека электроэнергетика Форма доступа: http://elektroinf.narod.ru/

Размещено на Allbest.ru