Электроснабжение и электрооборудование автоматизированного цеха

метки: Автоматизация, Продукция, Кабельный, Мощность, Электроприемник, Кабель, Напряжение, Выбор

Нарастающими темпами осуществляется строительство новых мощных электростанций, строятся сверхдальние линии электропередачи, обеспечивающие энергетические связи между объединенными энергетическими системами и отдельными электростанциями, отстоящими друг от друга на многие сотни и даже тысячи километров. Продолжаются работы по дальнейшему развитию Единой энергетической системы РФ и повышению надежности электроснабжения народного хозяйства. Наряду с этим происходит ускорение темпов комплексной механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства, что теснейшим образом связано с потреблением электроэнергии.

Основные потребители вырабатываемой электроэнергии — промышленные предприятия, на которых электроэнергия — должна распределяться и потребляться различными электроприемниками с высокой экономичностью и надежностью с соблюдением техники безопасности обслуживания, а также Правил устройств и эксплуатации электроустановок.

Современное электрооборудование и электропривод отдельных установок оснащаются комплектными распределительными устройствами, подстанциями, шинопроводами, токопроводами и системами автоматизированного электропривода, чтобы обеспечить экономичную и надежную работу и рациональный расход электроэнергии. Персонал предприятий и цехов, обслуживающий установки электроснабжения, электрооборудование и электропривод, должен быть достаточно высокой квалификации. Поэтому работа над курсовым проектом — один из этапов теоретической и практической подготовки к работе на производстве

Цель работы: Изучить и рассчитать электроснабжение и электрооборудование автоматизированного цеха.

Задачи: Рассчитать электрические нагрузки цеха. Выбрать трансформатор. Рассчитать и выбрать элементы ЭСН. Рассчитать токи КЗ. Проверить элементы по токам КЗ. Определить потери напряжения. Составить ведомости монтируемого оборудования.

1. Описание оборудования как приемника электроэнергии

№	Наименование электрооборудования	P эп , кВт	Примечание
1… 6	Пресс эксцентриковый типа КА — 213	1,8
7… 11	Пресс кривошипный типа К — 240	4,5
12… 15	Вертикально — сверлильные станки типа 2А 125	4,5
16, 17	Преобразователи сварочные типа ПСО — 300	15
18	Автомат болтовысадочный	2,8
19	Автомат резьбонакатный	4,5
20	Станок протяжный	8,2
21, 22	Автоматы гайковысадочные	18
23, 24	Барабаны голтовочные	3
25	Барабан виброголтовочный	4,5
26	Станок виброголтовочный	7,5
27	Автомат обрубной	15
28	Машина шнекомоечная	4,2
29… 38	Автоматы гайконарезные	1,5
39	Кран-тележка	1,2	ПВ = 60 %
40, 41	Электроточило наждачное	2,4	1-фазное
42	Автомат трёхпозиционный высадочный	7,5
43, 44	Вибросито	0,6	1-фазное
45, 46	Вентиляторы	5

Характеристика объекта по степени взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Наименование помещений	Категории	Примечание
	Взрывобезоп.	Пожаробез.	Электробезоп.
Вентиляторная	В — II А	П — II А	БПО	IP — 54
Склад штампов	В — IIА	П — II А	БПО	IP — 54
Трансформаторная	В — I г	П — II	ПО	IP — 44
Агрегатная	В — II А	П — III	БПО	IP — 44
Штамповочный участок	В — II А	П — II	БПО	IP — 54
Высадочный участок	В — II А	П — III	БПО	IP — 44
Голтовочная	B — II	П — II	БПО	IP — 54
Инструментальная	В — I А	П — II	БПО	IP — 54

Взрывобезопасность:

• ВIА — выделяются горючие газы или пары ЛВЖ, способные образовать с воздухом в помещении взрывоопасную смесь при нормальном режиме работы;
• ВIг — возможно образование взрывоопасной смеси на открытом воздухе;
• (Например, выбросы тех. установок, резервуары и открытые пространства с горючими жидкостями).

ВII — возможно образование взрывоопасной смеси в помещений из взвешенных частиц (пыль, волокна) и воздуха в нормальных помещениях;

• ВIIА — возможно образование взрывоопасной смеси впомещений из взвешанных частиц (пыль, волокна) и воздуха при аварий и неисправности;

Пожаробезопасность:

ПII — выделяются горючие пыль или волокна с концентрацией воспламенения к объёму воздуха более 65 г/м ³ ;

• ПIIА — обращаются твёрдые горючие вещества (склады);

П — III — обращаются в горючие жидкости с температурой вспышки более 61 ⁰ С или твердые горючие вещества вне помещений ( например склады минеральных масел, угля, торфа, дерева и т.д.);

Электробезопасность:

ПО (с повышенной опасностью) — относятся к помещениям:

• ѕ сырьевые (относительная влажность воздуха длительная более 75 %);
• ѕ с токопроводящей пылью, оседающей на ЭО;
• ѕ с токопроводящими полями (металл, земля, железобетон, кирпич и т.п.);

• ѕ жаркие (температура постоянно или более 1 суток +35 °С);
• ѕ возможно, соприкосновение одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

БПО (без повышенной опасности) — относятся помещения, не относящиеся в отношении опасности поражения людей электротоком к ОО и с ПО.

2. Расчётно-конструкторская часть

электроснабжение автоматизированный цех ток

2.1 Категория надёжности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Первым этапом проектирования систем электроснабжения является выбор схемы электроснабжения автоматизированного цеха. Выбор схемы электроснабжения зависит от множества факторов производства: категории, получающих питание, электроприемников, уровень окружающей среды, характера нагрузок и т.д.

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой объекта. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, распределительных пунктов, разных секций шин одной подстанции. Это необходимо для того, чтобы при аварии не останавливались оба технологических потока.

При построении общей схемы внутрицехового электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно — защитной аппаратуры.

Для создания системы электроснабжения автоматизированного цеха нужен один независимый источник питания, 4 магистральные шины и два распределительных пунктов, а также щит освещения.

По виду схемы ЭСН подразделяются на: радиальные, магистральные, смешанные. Рассмотрим их подробнее и определим, какая из них подходит для электроснабжения автоматизированного цеха.

Радиальная схема — электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределения энергии по их длинам.

Данная схема применяется в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух — (для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории)и одноступенчатыми (на небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей).

Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей. Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине.

Она применяется при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. При магистральном подключении РП целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа, отключенных при этом электроприемников. Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприёмников одного технологического агрегата, но также для большого числа сравнения мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор — магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенного монтажа электрических сетей.

Данная схема имеет следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на РП. К недостаткам следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при её повреждении.

Смешанная схема — сочетает принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, которая имеет наибольшее распространение на крупных объектах.

Вывод:В автоматизированном цехе принимаем к проектированию магистральную схему электроснабжения. Питание электроприемники получают через два РП, которые питаются от цеховой трансформаторной подстанции по кабелям, которые проложены в полу в трубе, четыре шинопровода, что является наиболее целесообразным.Электрооборудование автоматизированного цеха имеет линейное размещение на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма проложены без обратных направлений, она более рационально подходит ко второй категории электроснабжения. Рациональное напряжение было выбрано 220 и 380 В.

По надежности электроснабжения электроприемники (ЭП) подразделяются на три категории.

Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования; массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания (интервал — 1 минута).

Из состава электроприемников I категории, выделяется особая группа электроприемников — бесперебойная работа которых необходима для предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервирующего источника питания для безаварийной остановки технологического процесса.

Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники II категории в нормальном режиме должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения электроприемников II категории допускается на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала (30 минут).

Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения I и II категорий. Для электроприемники III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сутки.

Вывод: Потребители электроэнергии АЦ относятся к 2 категории надежности электроснабжения.

2.2 Выбор источника питания в соответствии с заданным вариантом

Для ЭП №39 переведем мощность к длительному режиму:

Приведем однофазные нагрузки ЭП №40,41 и №43,44 к условной трёхфазной мощности:

Рассчитаем суммарную мощность электроприемников в группе:

• Для группы электроприемников № 1.. .6
• Для группы электроприемников № 7..

.11

• Для группы электроприемников № 12.. .15
• Для группы электроприемников № 16..

.17

• Для группы электроприемников № 18

Аналогично рассчитаем и для остальных групп и данные занесем в таблицу

№ на плане	Наименование электрооборудования	P эп , кВт	Примечание	з эп	,кВт	k н		tan
1… 6	Пресс эксцентриковый типа КА — 213	1,8		6	10.8	0.17	0.65	1.17
7… 11	Пресс кривошипный типа К — 240	4,5		5	22.5
12… 15	Вертикально — сверлильные станки типа 2А 125	4,5		4	18	0.14	0.5	1.73
16, 17	Преобразователи сварочные типа ПСО — 300	15		2	30	0.25	0.35	2.67
18	Автомат болтовысадочный	2,8		1	2.8	0.1	0.5	1.73
19	Автомат резьбонакатный	4,5		1	4.5
20	Станок протяжный	8,2		1	8.2
21, 22	Автоматы гайковысадочные	18		2	36	0.17
23, 24	Барабаны голтовочные	3		2	9	0.1
25	Барабан виброголтовочный	4,5		1	4.5
26	Станок виброголтовочный	7,5		1	7.5
27	Автомат обрубной	15		1	15
28	Машина шнекомоечная	4,2		1	4.2
29…38	Автоматы гайконарезные	1,5		10	15	0.17
39	Кран-тележка	1,2	ПВ = 60 %	1	1.9	0.1
40, 41	Электроточило наждачное	2,4	1-фазное	2	14.4	0.14
42	Автомат трёхпозиционный высадочный	7,5		1	7.5	0.16	06	1.33
43, 44	Вибросито	0,6	1-фазное	2	—	0.17	0.65	1.17
45, 46	Вентиляторы	5		2	10	0.6	0.8	0.75

Рассчитаем суммарную номинальную мощность всех электроприемников:

Рассчитаем суммарную среднюю мощность сгруппировав электроприемники по коэффициенту использования:

= ,17*(10,8+22,5+36+15)+0,14*(18+14,4)+0,25*30+0,1*(2,8+4,5+8,2+9+4,5+7,5+15+4,2+1,9)+0,16*7,5+0,6*10=39,327 кВт

Определим средний коэффициент использования:

Рассчитаем показатель силовой сборки

Далее определим эффективное число электроприемников.

Так как число электроприемников n>5. И по расчетам получил m>3, K _и.ср ?0,2 то по таблице 1.5.2 получим

По таблице зависимости k _m =F(n_э ,k_m ) определим коэффициент максимума

Далее рассчитаем среднюю реактивную мощность и по рассчитанным данным определим среднюю полную мощность

Получим

==72,9 кВ*ВА

По известному коэффициенту максимума рассчитаем максимальную мощность для всех электроприемников

Тогда получим

Полная максимальная мощность примет следующее значение

Далее по определенным значениям Кс.ср и kM рассчитываем коэффициент спроса Кс

Теперь по рассчитанному К _с рассчитываем расчетную мощность

Далее определим расчетную нагрузку для выбора источника питания ТП. Она определяется с учетом потерь трансформатора, но без компенсации реактивной мощности.

где -номинальная мощность нагрузки по высокой стороне трансформатора с учетом потерь в трансформаторе.

Потери в трансформаторе определяются по следующей формуле

где

Рассчитаем мощность на НН трансформатора с учетом освещения и дополнительной нагрузки

Таким образом, расчетная мощность будет

По расчетной мощности выберем КТП 630/10/0.4 c 2 трансформаторами типа ТМФ-630/10

Выбор 2-х трансформаторов КТП объясняется тем, что по ПУЭ для 2 категории электроприемников необходимо 2 трансформатора.

Далее произведем расчет нагрузок по программе PRESS1 и его результаты сравним с результатами ручного расчета.

3. Pасчет электpических нагpузок

Нагpузки измеpяются в кВт , кваp , кВА , кА .

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Объект pасчета — Цех

Номинальное напpяжение = 0.38 кВ

1 6 1.80 0.650 0.170

2 5 4.50 0.650 0.170

3 4 4.50 0.500 0.140

4 2 15.00 0.350 0.250

5 1 2.80 0.500 0.100

6 1 4.50 0.500 0.100

7 1 8.20 0.500 0.100

8 2 18.00 0.500 0.170

9 2 3.00 0.500 0.100

10 1 4.50 0.500 0.100

11 1 7.50 0.500 0.100

12 1 15.00 0.500 0.100

13 1 4.20 0.500 0.100

14 10 1.50 0.500 0.170

15 1 1.20 0.500 0.100

16 2 2.40 0.500 0.140

17 1 7.50 0.600 0.160

18 2 5.50 0.800 0.600

PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА

Все ЭП с пеpеменным гpафиком нагpузки (гpуппа А)

Активная мощность трех наибольших ЭП 56.821

Всего по объекту :

Количество электpопpиемников N 44

Номинальная активная мощность Pном 209.500

Номинальная pеактивная мощность Qном 358.658

Эффективное число ЭП Nэ 23.292

Коэффициент использования Kи 0.182

Коэффициент максимума Kм 1.487

Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.000

Сpедняя активная мощность Pc 38.213

Сpедняя pеактивная мощность Qc 63.123

Сpедний коэффициент мощности COS 0.518

Pасчетная активная мощность Pp 56.821

Pасчетная pеактивная мощность Qp 63.123

Полная pасчетная мощность Sp 84.930

Pасчетный ток Ip 0.12904

По программному расчету получили:

Р _р =56,821кВт?Р_расч =66,5кВт

Q _p =63.123kBap?Q_расч =103,7 кВар

S _p =84.930 кВ*А ? S_расч =123,2кВ*А

• 3.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах высокого напряжения КТП

Для анализа работы энергетических систем, выбора релейной защиты, средств ограничения токов КЗ и работоспособность электрического оборудования в аварийных режимах необходимо рассчитать с той или иной степенью точности ожидаемые токи КЗ. Обычно бывают достаточно приближенно определить токи трехфазного или двухфазного КЗ. основываясь на некоторых допущениях, позволяющих облегчить и упростить расчеты:

• в течение всего процесса КЗ ЭДС всех генераторов системы совпадают по фазе;
• не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянным и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;
• пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов:
• не учитывают емкости всех элементов короткозамкнутой цепи, включая воздушные и кабельные линии;
• считают, что трехфазная система является симметричной.

Расчет токов КЗ производится в следующей последовательности:

1)составляется расчетная однолинейная схема установки;

2)выбирается место условного КЗ;

3)задаются базисными условиями, выражают сопротивления всех элементов в относительных единицах и составляют схему замещения

4)путем постепенного преобразования расчетная схема сводится к простейшему виду;

5)определяется ток КЗ.

Расчет токов короткого замыкания проведем по приближенному методу.

базисными значениями напряжения, мощности и тока.

Базисное напряжение

Базисная мощность

S _б =? _{S всех ист} = S_{r 1} +S_{r 2} +S_c =15*2+150=180 MB*A

Исходя из заданной базисной мощности и напряжения рассчитаем базисный ток

Далее по известным величинам рассчитаем базисное сопротивление

2)Составим схему замещения

Схема приняла следующий вид из за того, что ток коротного замыкания не будет проходить по Т2, Т4 и AL2.

Схема замещения

3)Пересчитаем все сопротивление относительно базисных

Рассчитаем сопротивление генератора 1(G1)

где генератора 1, S _ном -номинальная мощность генератора.

Аналогично рассчитаем сопротивление для 2 генератора (G2)

Определим сопротивление относительно базисных для трансформатора 1(Т1)

В данном случае

U _ном = 100 кВ, т.к трансформатор работает на этом напряжении;

U _б =115 кВ, т.к для напряжения 110 кВ базисным является напряжение в 115 кВ.

Далее рассчитываем сопротивление для кабельной линии(CL1)

, где Х=x ₀ *l ;

X ₀ для напряжения 110кВ равен 0,18

Далее рассчитываем сопротивление для трансформатора(Т3)

Определим сопротивление кабеля(СL3) аналогично кабелю CL1

Х=x ₀ *l=0,1*0,5=0,05

в данном случае х ₀ =0,1 , т.к данный кабель работает на напряжении 10,5 кВ.

Рассчитаем сопротивление воздушной линии AL1:

Х=x ₀ *l=0,18*10=1,8

Рассчитываем сопротивление для системы:

4)Построим упрощенную схему замещения:

На основе схемы замещения составим упрощенную схему замещения.

Рассчитаем суммарное сопротивление генератора 1 и генератора 2. Они соединены параллельно, следовательно

Далее рассчитаем сопротивление и трансформатора 1. Так как они соединены последовательно, то сопротивление рассчитаем сложением этих величин

По рисунку схема замещения видно, что CL1, T3 и CL3 соединены последовательно, следовательно

Воздушная линия AL1и система С соединены последовательно и получим

Таким образом, мы упростили схему замещения и она приняла следующий вид

5)Далее рассчитаем результирующие сопротивления

Результирующее сопротивление между турбогенератором и местом К.З. рассчитаем следующим образом

Результирующее сопротивление между местом К.З. и системой

По рассчитанным результирующим сопротивлениям определим относительное расчетное сопротивление турбогенератора и системы

6)Рассчитаем токи короткого замыкания

Так как расчетные сопротивления системы и турбогенератора < 3, значит коэффициент кратности тока КЗ (Kt) определим по кривым (см.1,стр.111)

Выпишем коэффициенты для системы и турбогенератора

Для турбогенератора: KT _{t =0} = 1,47; KT_{t = ?} = 1,49

Для системы: Kc _{t =0} = 2,2; Kc_{t = ?} = 1,6

По этим данным рассчитаем токи короткого замыкания в ТЭЦ и системе:

Для ТЭЦ получим:

Для системы получим:

Суммарные токи короткого замыкания получим

• 4. Выбор оборудования и токоподвод от шин нн гпп и проверка выбранного оборудования на действие токов К.3

Выбор выключателя нагрузки

Произведем проверку правильности выбора выключателя нагрузки и плавкого предохранителя. Для КТП 630 коммутационным аппаратом является ВНП — 17 с плавкой вставкой ПК — 10.(см. Электротехнический справочник.том2)

Расчетные данные токов КЗ: i _Уд = 10,56 кА, к.з.^{( 3)} = 3,71 кА, I_по = 4,15 кА;

Расчетный ток (рассчитываем с учетом перегрузки в 30%)

Выпишем технические данные выключателя нагрузки ВНП _У — 10/400 — 10зУЗ и плавкого предохранителя ПК — 10:

U _ном =10кВ, I_ном =400 А, I_н.откл =400 кА, I_пр.скв =25 кА, I_Т =10 кА, t_Т =1с, t_{соб.откл} =0,15 А;

Проверим правильность выбора выключателя нагрузки ВНП _У — 10/400 — 10зУЗ:

U _ном =10кВ? U_{сети.ном} =10 кВ;

I _ном =400 А? I_{ном.расч} =47,34 А;

I _пр.скв =25 кА?i_уд =10,67 кА

Проверим правильность выбора плавкого предохранителя ПК — 10:

I _пл.вст =50А?I_{ном.расч} =47,34 А

Все условия выполнены, значит выбранный выключатель нагрузки ВНП _У — 10/400 — 10зУЗ и плавкий предохранитель ПК — 10 выбраны правильно.

участка между ГПП и КТП выберем прокладываемый кабель по экономической плотности тока.

Учитывая то, что автоматизированный цех работает 16 часов в день (2 смены), то в год примем 4000 часов. Тогда по таблице

Проводник- неизолированные провода	Т м , час
	1000…3000	3000…5000	5000…8700
Медные	2,5	2,1	1,8
Алюминиевые	1,3	1,1	1,0

выберем экономическую плотность тока для алюминиевого кабеля j _эк = f(T_м , вид проводника)= 1,1 ^А /_мм2

Расчет экономического сечения провода:

По рассчитанному сечению и току выберем силовой кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией марки ААБ2Л-10

Число жил, номинальное сечение, мм2	3х35
Допустимые токовые нагрузки, А в земле	110

Проверим правильность выбора сечения кабеля

I _доп =110А?I_м.р.= 45,1А

где

Все условия выполнены, значит сечение кабеля выбрано правильно.

применения кабеля ААБ2Л-10

Кабели ААБ2Л-10 предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в электрических сетях на напряжение до 10 кВ частотой 50 Гц. Кабели предназначены для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом. Кабели предназначены для эксплуатации в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью с наличием блуждающих токов, и со средней и высокой коррозионной активностью с отсутствием блуждающих токов, если в процессе эксплуатации кабели не подвергаются растягивающим усилиям.

Срок службы кабелей — не менее 30 лет. Стандарт: ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-269-97, ТУ 16.К09-143-2004

Элементы конструкции ААБ2Л-10:

1.Алюминиевая токопроводящая жила:

• однопроволочная (класс 1) сечением 25-240 кв. мм.,
• многопроволочная (класс 1 или 2) сечением 70-800 кв. мм.;

2.Фазная бумажная изоляция, пропитанная вязким или нестекающим изоляционным пропиточным составом; маркировка жил:

• цифровая: 1, 2, 3, 4,
• цветовая: белая или жёлтая, синяя или зеленая, красная или малиновая, коричневая или чёрная;

3.Заполнение из бумажных жгутов;

4.Поясная бумажная изоляция пропитанная вязким или нестекающим изоляционным пропиточным составом;

5.Экран из электропроводящей бумаги для кабелей на напряжение от 6 кВ и более;

6.Алюминиевая оболочка;

7.Подушка из битума, пленки ПВХ и крепированной бумаги;

8. Броня из стальных лент;

9.Наружный покров из стеклянной или кабельной пряжи и покрытие предохраняющее кабель от слипания.

Технические характеристики кабеля ААБ2Л-10

Влажность воздуха при 35° С [%]	98
Гарантийный срок эксплуатации [месяц]	54
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин. [кВ]	25
Максимальная рабочая температура жилы при перегрузке [°С]	80
Максимальная рабочая температура жилы [°С]	60
Монтаж при температуре, не ниже [°С]	0
Номинальное переменное напряжение частотой 50 Гц [кВ]	10
Номинальное постоянное напряжение [кВ]	25
Радиус изгиба кабелей [наружных диаметров]	25
Разность уровней, не более [м]	15
Температура окружающей среды, верхний предел [°С]	+50
Температура окружающей среды, нижний предел [°С]	-50
Температура токопроводящих жил при коротком замыкании [°С]	200
Электрическое сопротивление изоляции, не менее [МОм*км]	200

Далее рассчитаем потери мощности и напряжения в ЛЭП. Для этого определим сопротивление ЛЭП. По заданию длина ЛЭП Lлэп = 0,5 км.

где — удельная проводимость проводника, которая для алюминия равна 30, S- сечение выбранного кабеля (одной жилы).

где — число жил, удельное активное сопротивление кабеля, — длина кабельной лини.

= 0,08 Ом*км — индуктивное сопротивление на единицу длины для кабельных ЛЭП ВН.

Потери мощности ЛЭП определяется по формулам:

где — полная передаваемая мощность по ЛЭП; напряжение передачи;

• активное сопротивление в ЛЭП.

где — индуктивное сопротивление ЛЭП.

Тогда с учетом потерь = — =819*103-111,5=818888,5 В*А

или = 818,888 кВ*А

Потери напряжения в ЛЭП определяются из соотношения

ЛЭП

ЛЭП примем равным 0,85, тогда получим tanЛЭП =0,62:

где — передаваемая по линии активная мощность;

• потеря напряжения.

Таким образом, потери мощности и напряжения удовлетворяют требованиям. Значит кабель выбран правильно.

5. Составление схемы внутреннего электроснабжения цеха и способа канализации электроэнергии

Составление схемы внутреннего электроснабжения цеха проводится на плане расположения ЭО АЦ(см. приложение 1).

Кабельные линии прокладывается в полу в трубах.

Осветительные шинопроводы ШОС прокладываются по потолку вдоль коридора. Их выбор и проверка находится в 6 пункте работы, а так же все электрические элементы показаны в принципиальной схеме электроснабжения автоматизированного цеха(см. приложение 2).

6. Выбор коммутационного оборудования и токоподвода по номинальным параметрам для составленной схемы внутреннего электроснабжения цеха

Произведем расчет сети 0,4 кВ. План расположения ЭО в АЦ представлен в приложении 1. Рассчитаем необходимую мощность на освещение: так как нам необходимо рассчитать освещение только на данный цех, то произведем расчет без учета дополнительной мощности

Максимальный

Так как мастерскую питает 2 трансформатора — участок делится на 2 части:

№ на плане	1 -ый трансформатор	№ на плане	2-ой трансформатор
	Наименование оборудования	?Р Н , кВт		Наименование оборудования	2Р Н , кВт
1…6	Пресс эксцентриковый Типа КА-213	10,8	18	Автомат болтовысадочный	2,8
7…11	Пресс кривошипный Типа К-240	22,5	19	Автомат резьбонакатный	4,5
12…15	Вертикально-сверлильные станки типа 20А125	18	20	Станк протяжной	8,2
16,17	Преобразователи сварочные типа ПСО-ЗОО	30	21,22	Автоматы гайковысадочные	36
23,24	Барабаны голтовочные	9	27	Автомат обрубной	15
25	Барабан виброгалтовочный	4,5	28	Машина шнекомоечная	4,2
26	Станок виброгалтовочный	7,5	29…38	Автоматы гайконарезные	15
			39	Кран-тележка	1,9
			40,41	Электроточило наждачное	14,4
			42	Автомат трехпозиционный высадочный	7,5
			43,44	Вибросито	1,2
			45,46	Вентиляторы	10
	Всего:	102,3			120,7

Прежде чем выбрать коммутационное оборудование и токоподвод для распределительного пункта 1 (РП1) рассчитаем максимальные токи электроприемников с учетом их К _и и cos подключенных к этому РП.

Рассчитаем для приемников № 1.. .6

Их суммарная мощность

Средняя нагрузка

Коэффициент максимума был рассчитан в пункте 2К _м = 1,5

Рассчитаем максимальную мощность

Максимальная реактивная мощность получится

Полная максимальная мощность

Далее рассчитаем максимальный ток

Аналогично рассчитаем и для электроприемников № 7… 11 и № 12… 15. Получим Р _м = 5,7 кВт; I_м = 12,7 А и Р_м = 4,59 кВт; I_м = 10,2 А соответственно.

7. Расчет и выбор автоматических выключателей

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, короткие замыкания (КЗ) вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.

Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты, отключающий поврежденный участок.

Аппаратами защиты являются; автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые,электромагнитные и полупроводниковые.

Тепловые расцепители срабатывают при перегрузках, электромагнитные — при КЗ, полупроводниковые — как при перегрузках, так и при КЗ.

выключатели серии ВА

Выключатели

Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (ТР) и электромагнитный (ЭМР) расцепители, иногда только ЭМР.

ВА 51 имеют среднюю коммутационную способность.

ВА 52 — повышенную.

ВА 51Г и ВА 52Г предназначены для защиты АД с короткозамкнутым ротором, работающих в режиме АСЗ (пуск и отключение).

Уставка срабатывания в зоне перегрузки 1,251 _нр в течение времени не более 2 ч (с нагретого состояния).

Имеют 2- и 3- полюсное исполнение на напряжение до 660 В переменного и 400 В постоянного напряжения.

ВА 51-31-1 применяются только для ОУ и имеют 1-полюсное исполнение.

Выключатели серии ВА разработок 53, 55, 75 имеют полупроводниковый максимальный расцепитель с регулированием ступеней:

• номинального тока расцепителя: 0,63;
• 0,8;
• 1,0 от номинального тока выключателя.

• уставки срабатывания в зоне КЗ для переменного тока — (2, 3,5, 7, 10) I _{H . P} , для постоянного — (2, 4, 6) I_{H . P} ;

• уставки времени срабатывания при 61 _{H . P .} переменном и 51_{H . P .} постоянном токе — 4, 8 и 16с.

ВА 53 — токоограничивающие, ВА 55 — селективные с выдержкой времени в зоне КЗ: 0,1; 0,2; 0,3 с — для переменного и 0,1; 0,2с — для постоянного тока.

Принципиальная электрическая схема ВА 53(55,75) схема ВА 51(52).

= 0,5 — коэффициент включения.— коэффициент использования берется из таблицы 3. Так как — уже учитывается то вместо К ₃ используется 1/.

За номинальные значения групп приемников примем максимальные токовые нагрузки.

Поделив это значение на количество оборудований в группе получатся номинальные значения, необходимые для выбора выключателя.

Для электроприемников № 1 …6 номинальный ток

Для защиты электроприемников № 1…6 выбирается автоматический выключатель серии ВА51-25 с комбинированным расщепителем из приложения И(из 8, табл. 4): I _Н.АВТ — 25 А, I_НТР = 6,3 А, I_ЭМР = 7 *I_НТР = 44,1 А, и проверяем правильность выбора:

Все условия выбора выполняются, значит автоматический выключатель выбран правильно.

Для электроприемников № 7… 11 номинальный ток

Для защиты электроприемников № 7…11 выбирается автоматический выключатель серии ВА51-25 с комбинированным расцепителем из приложения И(из 8, табл. 4) I _Н.АВТ — 25 А , I_НТР = 8 А, I_ЭМР = 7 *I_НТР = 56 А, и проверяем правильность выбора:

Все условия выбора выполняются, значит автоматический выключатель выбран правильно.

Для электроприемников № 12… 15 номинальный ток

Для защиты электроприемников № 12…15 выбирается автоматический выключатель серии ВА51-25 с комбинированным расцепителем из приложения И(из 8, табл. 4) I _Н.АВТ — 25 А , I_НТР = 6,3 А, I_ЭМР = 7 *I_НТР = 44,1 А, и проверяем правильность выбора:

Все условия выбора выполняются, значит автоматический выключатель выбран правильно.

Для распределительного пункта 1 ток расцепителя

Для защиты электроприемников на РП1 выбирается автоматический выключатель серии ВА51-31 с комбинированным расцепителем из приложения И(из 8. табл. 4): ) I _Н.АВТ — 100 А , I_НТР = 80 А, I_ЭМР = 7 *I_НТР = 560 А, и проверяем правильность выбора:

Все условия выбора выполняются, значит автоматический выключатель выбран правильно.

Далее проведем выбор автоматических выключателей по программе PRES6.

Автоматический выключатель ввода в распределительный шкаф

8. Выбор автоматических воздушных выключателей

Исходные данные

Защищаемый потребитель : Группа электроприемников

Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 221.800

Коэффициент использования группы ЭП Ки : 0.170

Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.500

Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.500

Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :

Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 18.000

Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50

Коэффициент мощности cos fн : 0.920

Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.885

Длительность пуска t п ( с ) : 1.50

Расчет

Номинальный ток двигателя Iн = 33.589 A

Пусковой ток двигателя Iп = 251.918 A

Коэффициент спроса группы Кс = 0.255

Расчетная активная мощность группы Pp = 56.559 кВт

Расчетный ток группы Ip = 171.865 A

Пиковый ток группы Iпик = 415.217 A

9. Автоматы с комбинированным расцепителем серии ВА51 и ВА52 —

Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :

Тип автомата ВА51-35 ВА52-35 *)

Номинальный ток автомата I ном (А) 250 250

Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 200.0 200.0

Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 12 12

Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 15.0 30.0

ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется

повышенная коммутационная способность.

ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ :

Наибольший ток к.з. за автоматом

I к должен быть меньше I откл

пpедельной коммутационной способности автомата

15.0 кА — для ВА51-35

30.0 кА — для ВА52-35

CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :

Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 225.00

(Кабель в земле, медные жилы, резиновая изол., 50.0 мм2)

I ном.р < I доп

Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.

10. Выбор кабелей

Рассчитаем сечение кабеля по экономической плотности для приемников № 1…6. По ранее рассчитанным данным максимальный ток для этих электроприемников I _{M 1} =6,1 А. Значит для одного приемника

Учитывая то, что автоматизированный цех работает 16 часов в день (2 смены), то в год примем 4000 часов. Тогда по таблице

Проводник- неизолированные провода	Т м , час
	1000…3000	3000…5000	5000…8700
Медные	2,5	2,1	1,8
Алюминиевые	1,3	1,1	1,0

выберем экономическую плотность тока для алюминиевого кабеля j _эк = f(T_м , вид проводника)= 2,1 ^А /_мм2

Расчет экономического сечения провода:

Выберем кабель ВВГ (3×1,5)мм ² ;Предельно допустимый ток для этого кабеля при прокладке в земле I_доп =21 А;

I _доп =21А>I_{M 1} =1,02 A

Проверим сечение кабеля по потере напряжения по следующей формуле

где Р _расч — мощность передаваемая по кабелю, кВт; L — длина линии, м;С —коэффициент, значение которой зависит от напряжения, числа фаз и материала провода ; F —сечение провода, мм² .

Р _расч — возьмем из ранее проделанных расчетов ; L — определим по плану расположения ЭО АЦ для самого отдаленного от РП электроприемника, С — для медных, 3-х фазных, на напряжение 380 В равно 77, F = 1,5 мм² . По этим данным рассчитаем потери напряжения

условия выполняются, значит кабель и сечение выбраны правильно.

Аналогично

I _M =12,7 A; I_M1

Выберем кабель ВВГ (Зх1,5)мм ² Предельно допустимый ток для этого кабеля при прокладке в земле I_доп = 21 А.

Проверим сечение кабеля по потере напряжения по следующей формуле

Все условия выполняются, значит кабель и сечение выбраны правильно. Аналогично рассчитаем сечение кабеля для электроприемников № 12… 15.

I _M =10,2 A; I_{M 1}

Выберем кабель ВВГ (Зх1,5)мм Предельно допустимый ток для этого кабеля при прокладке в земле I _доп = 21 А.

Проверим сечение кабеля по потере напряжения по следующей формуле

Все условия выполняются, значит кабель и сечение выбраны правильно.

Рассчитаем сечение кабеля для прокладки между распределительным шкафом и распределительным пунктом:

Рассчитаем ток

Выберем кабель ВВГ (Зх4)мм ² Предельно допустимый ток для этого кабеля при прокладке в земле I_доп = 37 А.

Проверим сечение кабеля по потере напряжения

Все условия выполняются, значит кабель и сечение выбраны правильно.

Заключение

В данном курсовом проекте подробно описан автоматизированный цех: спроектирована схема электроснабжения автоматизированного цеха станков; рассчитана электрическая нагрузка цеха; выбрана мощность и тип силового трансформатора; по произведённым расчётам выбраны компенсирующие устройства; рассчитаны установки аппаратов защиты и выбрана защитная аппаратура. Для питания оборудования произведены расчёты по выбору сечения, по справочным материалам выбран тип и марка кабеля (провод) линии электроснабжения.

Освещён вопрос организации и технических мероприятиях безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ, где прописаны мероприятия по защите персонала от случайного прикосновения с токоведущими частями; мероприятия, выполняемые для обеспечения безопасного ведения работ с полным или частичным снятием напряжения в установках до 1 кВ; организационные меры для обеспечения безопасности работ с электрооборудованием.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/avtomatizatsiya-zavoda-kabelnoy-produktsii/

1. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок потребителей. — М.:НЦ ЭНАС. 2001.

2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: утв. М-вом энергетики Рос. Федерации 13.01.2003: ввод.в действие с 01.07.03 — Новосибирск: Сиб. Уунив. изд-во, 2011.-192 с.

3.Акимова, Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования: учеб. пособие для студ. проф. образования / Н.А. Акмова, Н.Ф. Котеленец, Н.И.Сентирюхин; под общ.ред. Н.Ф. Котеленца. — 6-е изд.,стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2009.-304 с.

6. Москаленко В.В.. Справочник электромонтера. ПОИ- М.: 2002

7. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для сред. Проф. Образования / Л.Д. Рожкова, Л.К.Карнеева, Т.В.Чиркова. — 3-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2006.-448 с.

8. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению./В.П. Шеховцов. — М. :ФОРУМ.2011.

Интернет ресурсы:

1. Сайт для энергетиков и электриков [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.energomir.net.

2. Школа для электрика [Электронный ресурс]. — Режим доступа: