В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.
Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплексы добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой электроэнергии. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.
Энергетической программой предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.
Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энергообъединений.
Объединение региональных ОЭС в более мощную систему позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с одной части страны в другую. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.
Энергетическая политика предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования, реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов
... использования ТЭР. Таким образом, основными направлениями экономии энергоресурсов являются: совершенствование технологических процессов, совершенствование оборудования, снижение прямых потерь топливно-энергетических ресурсов, структурные изменения в технологии производства, структурные изменения в производимой продукции, улучшение ...
В настоящее время основой межсистемных энергетических связей являются линии напряжением 500 кВ. Введены в эксплуатацию линии напряжением 750 кВ, построена линия переменного тока напряжением 1150кВ. Начато строительство линии постоянного тока напряжением 1500 кВ протяженностью 2400 км. Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемерного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов. В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии — относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.
В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:
- по производству электроэнергии — электрические станции;
- по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии — электрические сети и подстанции;
- по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах — приемники электроэнергии.
Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуется в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.
Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.
Совокупность электрических станций, линий электропередачи подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической энергии, называется энергетической системой.
Электрические сети подразделяются по следующим признакам:
1) Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ — низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого напряжения.
2) Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.
Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.
3) Назначение. По характеру потребителей и от назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности.
1. Краткая характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и применяемого электрооборудования
Электромеханический цех (ЭМЦ) предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических машин с последующей обработкой различными способами.
Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. ЭМЦ имеет станочное отделение в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные, токарные, фрезерные, строгальные, анодно-механические станки и др.
В цехе предусмотрены помещения для цеховой ТП, вентиляторной, инструментальной, для бытовых нужд и пр. ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ).
Расстояние от ПГВ до цеховой ТП — 0,5 км., а от ЭНС до ПГВ — 10 км. Напряжение ПГВ — 10кВ.
По категории надежности ЭСН — это потребитель 2 и 3 категории.
Количество рабочих смен — 2.
Грунт в районе цеха — песок с температурой +20 0 С. Каркас здания сооружён из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый.
Размеры цеха АхВхН=48х30х9 м.
Вспомогательные помещения — двухэтажные высотой 4 м.
Перечень ЭО ЭМЦ дан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Р ЭП ) указана для одного электроприёмника.
Расположение основного ЭО показано на плане.
Таблица 1. Перечень ЭО электромеханического цеха
|
№ на плане |
Наименование ЭО |
Р ЭП , кВт |
Примечание |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1, 21 |
Краны мостовые |
36 кВА |
ПВ=25% |
|
|
2, 3, 22, 23 |
Манипуляторы электрические |
3,2 |
— |
|
|
6, 28 |
Точильно-шлифовальные станки |
2 |
— |
|
|
7, 8, 26, 27 |
Настольно-сверлильные станки |
2,2 |
— |
|
|
9, 10, 29, 30 |
Токарные полуавтоматы |
10 |
— |
|
|
11, 12, 13, 14 |
Токарные станки |
13 |
— |
|
|
15, 16, 17, 18, 19, 20, 33, 34, 35, 36, 37 |
Слиткообдирочные станки |
3 |
— |
|
|
24, 25 |
Горизонтально-фрезерные станки |
7 |
— |
|
|
31, 32 |
Продольно-строгальные станки |
10 |
— |
|
|
38, 39, 40 |
Анодно-механические станки |
75 |
— |
|
|
41 |
Тельфер |
5 |
— |
|
|
42, 43 |
Вентиляторы |
4,5 |
— |
|
Потребителями электроэнергии в ЭМЦ являются небольшие по мощности электроприемники. Большинство приемников электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В промышленной частоты, по надежности электроснабжения относятся к 3 и 2 категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.
Микроклимат на участке нормальный, т.е. не превышает +30 о С, присутствует технологическая пыль, способная нарушить нормальную работу оборудования, но она удаляется системой вентиляции.
По электробезопасности помещения относятся к зонам с повышенной опасностью, т.к. имеют бетонные полы, которые в свою очередь являются токопроводящими.
2. Расчет параметров электросети
2.1 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов
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 электрприемниками 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.
Для расчета нагрузок разделим все ЭП цеха на 8 групп.
Для примера рассмотрим расчет одной любой группы.
РП1. К нему подключены два вентилятора. Р 1,2 =4,5 кВт, Ки =0,6, cosц=0,8, Кр =1,33.
1) Определяем активную номинальную групповую мощность приемников, приведенных к длительному режиму:
кВт
2) Определяем активную среднюю мощность за наиболее нагруженную смену:
кВт
3) Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену:
квар
4) Определяем расчетную мощность через К р :
кВт
квар
5) Определяем общую расчетную мощность для группы приемников:
кВА
6) Определяем расчетный ток для группы приемников:
А
Результаты расчетов сведем в таблицу 2.
Таблица 2 — Расчетная таблица
|
Исходные данные по заданию технологов |
Расчетные величины |
Эффективное число ЭП, nэ=УРнІ/УnЧРнІ |
Коэф. расчетный, Кр |
Расчетная мощность |
Расчетный ток, Iр=Sр/(v3ЧUн) |
||||||||||
|
Наименование, категория ЭП, подключен к узлу |
Кол-во ЭП, n, шт раб/рез |
Номинальная мощность |
По справочным данным |
Р, кВт, КиЧРн |
Q, квар, КиЧРнЧtgц |
Рр, кВт, Рр=КиЧРнЧКр |
Qр, квар, Qр=1,1Q, если Кр>1, nэ<10; Qр=Q, если Кр>1, nэ>10; Qр=QЧКр, если Кр<1 |
Sр кВА, Sр=v(РрІ+QрІ) |
|||||||
|
Одного ЭП, Рн-мин, Рн-мах |
Общая, Рн |
Коэф. исп, Ки |
Коэф. реакт мощн. |
||||||||||||
|
cosц |
tgц |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
ШМА 1 |
|||||||||||||||
|
Манипулятор электрический |
2 |
3,2 |
6,4 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
0,64 |
1,11 |
2 |
6,22 |
3,98 |
1,22 |
4,16 |
6,33 |
|
|
Точильно-шлифовальный станок |
1 |
2 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,28 |
0,48 |
1 |
5,33 |
1,49 |
0,53 |
1,58 |
2,41 |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
2 |
2,2 |
4,4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,616 |
1,07 |
2 |
4,33 |
2,67 |
1,17 |
2,91 |
4,43 |
|
|
Токарный полуавтомат |
2 |
10 |
20 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
2,8 |
4,84 |
2 |
4,33 |
12,12 |
5,33 |
13,24 |
20,14 |
|
|
Токарный станок |
4 |
13 |
52 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
7,28 |
12,59 |
4 |
2,35 |
17,11 |
13,85 |
22,01 |
33,49 |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
6 |
3 |
18 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
3,06 |
3,58 |
6 |
1,62 |
4,96 |
3,94 |
6,33 |
9,63 |
|
|
Итого по ШМА 1 |
17 |
33,4 |
102,8 |
0,15 |
0,55 |
1,53 |
15,00 |
22,98 |
10,96 |
1,61 |
24,14 |
23 |
33,33 |
50,7 |
|
|
ШМА 2 |
|||||||||||||||
|
Манипулятор электрический |
2 |
3,2 |
6,4 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
0,64 |
1,11 |
2 |
6,22 |
3,98 |
1,22 |
4,16 |
6,33 |
|
|
Горизонтально-фрезерный станок |
2 |
7 |
14 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
1,96 |
3,39 |
2 |
4,33 |
8,49 |
3,73 |
9,27 |
14,1 |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
2 |
2,2 |
4,4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,616 |
1,07 |
2 |
4,33 |
2,67 |
1,17 |
2,91 |
4,43 |
|
|
Точильно-шлифовальный станок |
1 |
2 |
2 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,28 |
0,48 |
1 |
5,33 |
1,49 |
0,53 |
1,58 |
2,41 |
|
|
Токарный полуавтомат |
2 |
10 |
20 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
2,8 |
4,84 |
2 |
4,33 |
12,12 |
5,33 |
13,24 |
20,14 |
|
|
Продольно-строгальный станок |
2 |
10 |
20 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
3,4 |
3,98 |
2 |
3,39 |
11,53 |
4,38 |
12,33 |
18,75 |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
5 |
3 |
15 |
0,17 |
0,65 |
1,17 |
2,55 |
2,98 |
5 |
1,72 |
4,39 |
3,28 |
5,48 |
8,33 |
|
|
Итого по ШМА 2 |
16 |
37,4 |
81,8 |
0,15 |
0,57 |
1,49 |
12,12 |
17,99 |
11,59 |
1,56 |
18,9 |
18 |
26,1 |
39,7 |
|
|
РП 1 |
|||||||||||||||
|
Вентилятор |
2 |
4,5 |
9 |
0,6 |
0,8 |
0,75 |
5,4 |
4,05 |
2 |
1,33 |
7,18 |
4,46 |
8,45 |
12,86 |
|
|
Итого по секции 1 |
35 |
— |
193,6 |
0,17 |
0,57 |
1,47 |
33,47 |
49,06 |
23,69 |
1,11 |
37,15 |
49 |
61,54 |
93,61 |
|
|
РП 2 |
|||||||||||||||
|
Анодно-механический станок |
3 |
75 |
225 |
0,75 |
0,95 |
0,33 |
168,75 |
55,69 |
3 |
1 |
168,75 |
61,26 |
179,52 |
273,08 |
|
|
Я 1 |
|||||||||||||||
|
Кран мостовой |
1 |
18 |
18 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
1,8 |
3,11 |
1 |
8 |
14,4 |
3,43 |
14,8 |
22,52 |
|
|
Я 2 |
|||||||||||||||
|
Кран мостовой |
1 |
18 |
18 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
1,8 |
3,11 |
1 |
8 |
14,4 |
3,43 |
14,8 |
22,52 |
|
|
Я 3 |
|||||||||||||||
|
Тельфер |
1 |
5 |
5 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
0,5 |
0,87 |
1 |
8 |
4 |
0,95 |
4,11 |
6,25 |
|
|
ЩО |
— |
21 |
21 |
0,85 |
0,95 |
0,33 |
17,85 |
5,89 |
— |
1 |
17,85 |
6,48 |
18,99 |
28,89 |
|
|
Итого по секции 2 |
6 |
— |
266 |
0,43 |
0,73 |
1,03 |
113,05 |
116,44 |
4,03 |
1,25 |
141,31 |
128,09 |
190,72 |
290,12 |
|
|
Итого по ШНН |
41 |
— |
459,6 |
0,21 |
0,6 |
1,4 |
96,40 |
135,18 |
11,04 |
1,35 |
130,15 |
135 |
187,64 |
285,43 |
|
2.2 Выбор числа и мощности питающих трансформаторов и компенсационного устройства.
Так как потребитель 2-й категории, то можно выбрать двухтрансформаторную подстанцию.
Номинальную мощность трансформатора определяем по условию
где — коэффициент загрузки трансформатора (для приемников второй категории принимается 0,7-0,8); Sр — расчетная максимальная мощность объекта.
кВА
Из расчетной таблицы 2 видно, что коэффициент реактивной мощности cosц=0,6. Оптимальным же является значение cosц=0,95…0,98. Для достижения такого значения необходимо проводить компенсацию реактивной мощности. Следовательно, необходимо выбрать компенсационное устройство.
Расчет компенсационного устройства проводим по формуле:
- где Q — расчетная мощность компенсационного устройства, квар;
- коэффициент, учитывающий повышений cosц естественным образом, принимается =0,9;
- расчетная активная мощность, кВт;
- , — коэффициент реактивной мощности до и после компенсации (для cosц=0,98 =0,2).
квар
Для установки выбираем компенсатор реактивной мощности КРМ-0,4-200-5-40 У3 IP20 напольного исполнения.
Потери в трансформаторе определяем по следующим формулам:
кВт
квар
где и — соответственно потери активной и реактивной мощности в трансформаторе;
- расчетная полная мощность с учетом компенсации, кВА.
Определим потери мощности в трансформаторе:
кВт
квар
Результаты сводим в таблицу 3.
Таблица 3 — Расчетная таблица мощностей с учетом потерь после компенсации реактивной мощности.
|
Наименование |
cosц/tgц |
Расчетная нагрузка |
Кол-во, мощность тр-ов. |
|||
|
кВт |
кВар |
кВА |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Итого по ШНН |
0,6/1,4 |
130,15 |
135 |
187,64 |
Кз=Sр/(n*Sном.тр-ра)=140/(1*250)=0,56 |
|
|
Компенсирующее устройство |
— |
— |
-104,11 |
— |
||
|
Итого с КУ |
0,98/0,2 |
130,15 |
30,89 |
133,77 |
||
|
Потери в тр-ре |
— |
2,68 |
13,37 |
13,75 |
||
|
Итого по ШВН |
0,98/0,2 |
132,83 |
44,26 |
140 |
||
Согласно расчету выбираем трансформаторную подстанцию типа КТП ВЦ-250/10/0,4У3 с силовым трансформатором типа ТМ 250-10/0,4 У3.
По условию коэффициент загрузки трансформатора питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 — 0,7. В нашем случае К з =0,56, следовательно мощность трансформатора выбрана верно. Запас мощности обеспечен. После компенсации мы обеспечили cosц=0,98, что соответствует норме и обеспечивает экономию электроэнергии, улучшает качество электроэнергии и увеличивает срок службы силовых трансформаторов и прочего электрооборудования цеха.
2.3 Основные параметры подстанций типа КТП-ВЦ
|
Наименование параметра |
КТП |
|
|
250 |
||
|
Мощность силового трансформатора |
250 |
|
|
Номинальное напряжение на стороне высшего напряжения (ВН), кВ |
6 (10) |
|
|
Номинальное напряжение на стороне низшего напряжения (НН), кВ |
0,4 |
|
|
Номинальный ток сборных шин, А |
||
|
-устройство со стороны высшего напряжения (УВН) |
630 |
|
|
-устройство со стороны низшего напряжения (РУНН) |
800 |
|
|
Ток термической стойкости в течении t с , кА |
||
|
-устройство со стороны высшего напряжения (УВН) |
20 |
|
|
-устройство со стороны низшего напряжения (РУНН) |
10 |
|
|
Ток электродинамической стойкости, кА |
||
|
-устройство со стороны высшего напряжения (УВН) |
51 |
|
|
-устройство со стороны низшего напряжения (РУНН) |
25 |
|
|
Способ выполнения нейтрали |
||
|
-устройство со стороны высшего напряжения (УВН) |
изолированная |
|
|
-устройство со стороны низшего напряжения (РУНН) |
глухозаземленная |
|
КТП выпускаются:
- Однотрансформаторные (КТП)-правые и левые;
- Двухтрансформаторные (2КТП)-однорядные и двухрядные;
- В двухрядных подстанциях для соединения секций установлен шинопровод, длину которого оговаривают при заказе.
В состав КТП входят:
- Устройства ввода со стороны высшего напряжения — УВН;
- Силовой трансформатор;
- Распределительное устройство со стороны низшего напряжения — РУНН
1. Устройства ввода со стороны высшего напряжения реализовано на камерах серии КСО-393А
- С выключателями нагрузки типа ВНА-П-10/630-20з;
- С выключателями нагрузки типа ВНПР-10/400;
- С вакуумными выключателями типа ВВ/TEL-10/630;
- Или с помощью шкафа «глухого ввода», в котором высоковольтные кабели присоединяются непосредственно к выводам силового трансформатора.
2. В КТП применяются трехфазные двухобмоточные силовые трансформаторы масленые типа ТМ, ТМЗ, ТМГ, ТМФ или сухие типа ТСЛ.
3. РУНН состоит из набора шкафов:
- Шкафа ввода низшего напряжения (ШНВ);
- Шкафа отходящих линий (ШНЛ);
- Шкафа секционного (ШНС) — только для двухтрансформаторных КТП;
- Шинопровода — только для двухрядных КТП.
В шкафах РУНН установлены автоматические выключатели выдвижного исполнения. Оперативное управление автоматическими выключателями выведено на дверь шкафа. Для учета электроэнергии в КТП устанавливаются счетчики активной и реактивной энергии. Счетчики устанавливаются в шкафу учета (размещенном на корпусе ШВН) или в приборном отсеке шкафа ШВН, в зависимости от заказанной компоновки КТП.
В двухтрансформаторной подстанции предусмотрено устройство автоматического включения резерва (АВР), обеспечивающее отключение вводного выключателя НН и включение секционного выключателя при исчезновении напряжения на вводе.
Подстанция устанавливается на кирпичный или бетонный фундамент, изготовленный с учетом габаритных размеров.
КТПНУ поставляется в полной заводской готовности.
Подключение силового трансформатора по сторонам высшего и низшего напряжений выполняется шинными и кабельными перемычками (в зависимости от исполнения).
3. Расчет искусственного освещения
Мощность системы освещения:
- где: = 0,85 — коэффициент спроса для ламп накаливания (табличное значение);
F — площадь цеха, м 2 ; м2
- удельная мощность, Вт/м
где: Е min = 50 Лк — минимальное значение нормированной освещённости в производственных помещениях при использовании для этого ламп накаливания (согласно СНиП);
кВт
принимаем
кВт
кВт
4. Ведомость электроприводов по помещениям
Выбор по мощности производим по условию:
- где — номинальная активная мощность электродвигателя, кВт;
- мощность на валу исполнительного механизма, кВт.
Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению:
- где — номинальная мощность двигателя, кВт;
- номинальное напряжение, В;
- КПД при номинальной нагрузке;
- номинальный коэффициент мощности.
Пусковой ток двигателя:
где — кратность пускового тока по отношению к .
Результаты заносим в таблицу 4.
Таблица 4 — Ведомость электроприводов
|
№ по тех плану |
№ по проекту эл оборудования |
механизм |
двигатели и прочее электрооборудование |
прим. |
||||||||||
|
наименование |
Р,кВт |
Кол-во |
кол-во на 1 мех-зм |
Тип; КПД; cosц; I п /Iн . |
Р н , кВт |
I н , А |
частота вращения, об/мин |
U н , В |
Исп. ротора |
Iпуск, А |
||||
|
1, 21 |
1, 21 |
Краны мостовые |
36 кВА |
2 |
3 |
МТ(F)Н132LB-6; 0,73; 0,87; 7,0 |
7,5 |
31 |
940 |
380 |
фазн. |
217 |
ПВ=25% |
|
|
2, 3, 22, 23 |
2, 3, 22, 23 |
Манипуляторы электрические |
3,2 |
4 |
1 |
АИР100L4; 0,84; 0,82; 7,0. |
4 |
8,8 |
1425 |
380 |
к.з.р |
61,6 |
— |
|
|
6, 28 |
6, 28 |
Точильно-шлифовальные станки |
2 |
2 |
1 |
АИР80В2; 0,81; 0,85; 7,0 |
2,2 |
4,85 |
2835 |
380 |
к.з.р |
34 |
— |
|
|
7, 8, 26, 27 |
7, 8, 26, 27 |
Настольно-сверлильные станки |
2,2 |
4 |
1 |
АИР80В2; 0,81; 0,85; 7,0 |
2,2 |
4,85 |
2835 |
380 |
к.з.р |
34 |
— |
|
|
9, 10, 29, 30 |
9, 10, 29, 30 |
Токарные полуавтоматы |
10 |
4 |
1 |
АИР132М2; 0,88; 0,91; 7,6. |
11 |
21 |
2920 |
380 |
к.з.р |
159,6 |
— |
|
|
11, 12, 13, 14 |
11, 12, 13, 14 |
Токарные станки |
13 |
4 |
1 |
АИР160S4; 0,89; 0,85; 7,0. |
15 |
30,2 |
1460 |
380 |
к.з.р |
211,4 |
— |
|
|
15, 16, 17, 18, 19, 20, 33, 34, 35, 36, 37 |
15, 16, 17, 18, 19, 20, 33, 34, 35, 36, 37 |
Слиткообдироч. станки |
3 |
11 |
1 |
АИР90L2; 0,83; 0,87; 7,0. |
3 |
6,31 |
2840 |
380 |
к.з.р |
44,2 |
— |
|
|
24, 25 |
24, 25 |
Горизонтально-фрезерные станки |
7 |
2 |
1 |
АИР112М2; 0,86; 0,87; 7,3. |
7,5 |
14,8 |
2890 |
380 |
к.з.р |
108,1 |
— |
|
|
31, 32 |
31, 32 |
Продольно-строгальные станки |
10 |
2 |
1 |
АИР132М2; 0,88; 0,91; 7,6. |
11 |
21 |
2920 |
380 |
к.з.р |
159,6 |
— |
|
|
38, 39, 40 |
38, 39, 40 |
Анодно-механические станки |
75 |
3 |
1 |
АИР250S2; 0,93; 0,9; 7,4. |
75 |
137 |
2970 |
380 |
к.з.р |
1013,8 |
— |
|
|
41 |
41 |
Тельфер |
5 |
1 |
1 |
АИР112М4; 0,84; 0,82; 7,0. |
5,5 |
16,4 |
1440 |
380 |
к.з.р |
114,8 |
— |
|
|
42, 43 |
42, 43 |
Вентиляторы |
4,5 |
2 |
1 |
АИР112М4; 0,84; 0,82; 7,0. |
5,5 |
16,4 |
1440 |
380 |
к.з.р |
114,8 |
— |
|
5. Выбор коммутационных, защитных аппаратов и кабелей, Выбор по мощности производим по условию:
где — номинальная активная мощность электродвигателя, кВт;
- мощность на валу исполнительного механизма, кВт.
Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению:
- где — номинальная мощность двигателя, кВт;
- номинальное напряжение, В;
- КПД при номинальной нагрузке;
- номинальный коэффициент мощности.
Пусковой ток двигателя:
где — кратность пускового тока по отношению к .
Условие выбора магнитных пускателей:
Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ с тепловыми реле типа РТЛ.
Условие выбора магнитного пускателя:
- где — номинальный ток пускателя, А;
- номинальный ток электродвигателя, A.
Условия выбора теплового реле:
- где — номинальный ток теплового реле, А;
- ток срабатывания теплового элемента реле, А.
Электрические сети и электроприемники необходимо защищать от токов короткого замыкания и от длительных токовых перегрузок.
В качестве аппаратов защиты от коротких замыканий следует широко применять плавкие предохранители. Автоматы должны устанавливаться только в следующих случаях:
- необходимость автоматизации управления;
- необходимость обеспечения более скорого по сравнению с предохранителями восстановления питания, если при этом не имеют решающего значения вероятность неселективных отключений и отсутствие эффекта ограничения тока короткого замыкания;
- частые аварийные отключения.
Проанализировав все выше изложенное, принимаем решение — выполнить защиту электродвигателей автоматическими выключателями серии ВА с комбинированным расцепителем, которые выбираются по следующим условиям:
- где — номинальный ток автомата, А;
- номинальный ток расцепителя, А.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя проверяется по максимальному кратковременному току линии :
Для подключения электроприемников к распределительным шинопроводам необходимо обеспечить защиту отходящих линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.
Условия выбора предохранителя:
Номинальный ток плавкой вставки предохранителя определяется:
1) по величине длительного расчетного тока :
2) по условию перегрузок пусковыми токами:
где — коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска принимается равным 2,5, при тяжелых — 1,6 …2,0, для ответственных потребителей — 1,6.
При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве принимается его номинальный ток , а в качестве — пусковой ток .
5.1 Условия выбора питающих линий
Сечение проводов, питающих электроприемник от РП, определяется по следующему условию:
Для всего электрооборудования выбираем кабель ВВГзнг, кроме кранов.
Расчеты остальных проводов выполняем аналогично и результаты заносим в таблицу 5.
Расчет электроприемника — вентилятор, обозначенный на плане №№42, 43.
Мощность установленная P=4,5 кВт; согласно таблице 1:
- cosц=0,8; длина кабеля от РП1 L 1 =8 м.
Определим номинальный ток
А
По таблице длительно допустимых токов ПУЭ 1.3.7 выбираем кабель с минимальным сечением 2,5 мм 2 с током Iдоп =21 А (выберем кабель ПвВГ 2Ч2,5).
Полученные данные заносим на однолинейную схему распределительных устройств и в таблицу 5.
5.2 Выбор автоматических выключателей
Выберем автоматический выключатель для вентилятора.
Ток номинальный расцепителя:
А
Ток отсечки:
А
Выберем автомат:ВА47-29 с током I н.а =10 А.
Остальные потребители рассчитываем аналогичным образом, результаты сносим в таблицу 5.
Таблица 5 — Провода и автоматы
|
Наименование потребителя |
Расчетный ток Iр, А |
Тип щита |
Подключен к |
Проводник (провод, кабель, шина) |
Аппарат защиты |
||||||||
|
Марка проводника |
Кол-во жилЧСечение, мм.кв. |
Способ прокладки |
Длина, м |
Тип |
Число полюсов |
Макс.ток Iм, А |
Ном.ток Iн, А |
Место установки |
|||||
|
Секция №1 |
541,5 |
ШНЛ№1 |
ШНВ№1 |
— |
— |
— |
— |
ВА53-41 |
3Р |
1000 |
630 |
ШНВ№1 |
|
|
Секция №2 |
518,63 |
ШНЛ№2 |
ШНВ№2 |
— |
— |
— |
— |
ВА53-41 |
3Р |
1000 |
630 |
ШНВ№2 |
|
|
ШМА 1 |
300,1 |
— |
ШНВ№1 |
ШМА5-400 |
2-2Ч70 |
на стойках |
70 |
ВА88-37 |
3Р |
3150 |
315 |
ШНЛ№1 |
|
|
ШМА 2 |
224,28 |
— |
ШНВ№1 |
ШМА5-250 |
2Ч150 |
на стойках |
60 |
ВА88-35 |
3Р |
2500 |
250 |
ШНЛ№1 |
|
|
РП 1 |
17,12 |
ЩРв-12з-1 36 |
ШНВ№1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
10 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
20 |
ШНЛ№1 |
|
|
РП 2 |
360,27 |
ЩРв-12з-1 36 |
ШНВ№2 |
ПвВГ |
2-2х95 |
в гофре |
60 |
ВА88-37 |
3Р |
4000 |
400 |
ШНЛ№2 |
|
|
Я 1 |
54,76 |
ЯБПВУ-100 |
ШНВ№2 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
15 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
63 |
ШНЛ№2 |
|
|
Я 2 |
54,76 |
ЯБПВУ-100 |
ШНВ№2 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
20 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
63 |
ШНЛ№2 |
|
|
Я 3 |
15,21 |
ЯБПВУ-100 |
ШНВ№2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
65 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
16 |
ШНЛ№2 |
|
|
ЩО |
33,63 |
ЩРв-12з-1 36 |
ШНВ№2 |
ПВСнг-LS |
2х6 |
в гофре |
60 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
40 |
ШНЛ№2 |
|
|
Манипулятор электрический |
9,74 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
по месту |
|
|
Манипулятор электрический |
9,74 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
по месту |
|
|
Точильно-шлифовальный станок |
6,08 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
6,69 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
6,69 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Токарный полуавтомат |
30,42 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х6 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
32 |
по месту |
|
|
Токарный полуавтомат |
30,42 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х6 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
32 |
по месту |
|
|
Токарный станок |
39,55 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
40 |
по месту |
|
|
Токарный станок |
39,55 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
40 |
по месту |
|
|
Токарный станок |
39,55 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
40 |
по месту |
|
|
Токарный станок |
39,55 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х10 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
40 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Манипулятор электрический |
9,74 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
по месту |
|
|
Манипулятор электрический |
9,74 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
по месту |
|
|
Горизонтально-фрезерный станок |
21,3 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х4 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
25 |
по месту |
|
|
Горизонтально-фрезерный станок |
21,3 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х4 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
25 |
по месту |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
6,69 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Настольно-сверлильный станок |
6,69 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Точильно-шлифовальный станок |
6,08 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Токарный полуавтомат |
30,42 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х6 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
32 |
по месту |
|
|
Токарный полуавтомат |
30,42 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х6 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
32 |
по месту |
|
|
Продольно-строгальный станок |
23,4 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
25 |
по месту |
|
|
Продольно-строгальный станок |
23,4 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
25 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Слитко-обдирочный станок |
7,02 |
— |
ШМА 2 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
6 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
8 |
по месту |
|
|
Вентилятор |
8,56 |
— |
РП 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
8 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
РП1 |
|
|
Вентилятор |
8,56 |
— |
РП 1 |
ПвВГ |
2х2,5 |
в гофре |
8 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
10 |
РП1 |
|
|
Анодно-механический станок |
120,09 |
— |
РП 2 |
ПвВГ |
2х50 |
в гофре |
10 |
ВА88-35 |
3Р |
1250 |
125 |
РП2 |
|
|
Анодно-механический станок |
120,09 |
— |
РП 2 |
ПвВГ |
2х50 |
в гофре |
15 |
ВА88-35 |
3Р |
1250 |
125 |
РП2 |
|
|
Анодно-механический станок |
120,09 |
— |
РП 2 |
ПвВГ |
2х50 |
в гофре |
20 |
ВА88-35 |
3Р |
1250 |
125 |
РП2 |
|
|
Кран мостовой |
54,76 |
— |
Я 1 |
КГВБбВ |
2х10 |
на тросе |
20 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
63 |
Я1 |
|
|
Кран мостовой |
54,76 |
— |
Я 2 |
КГВБбВ |
2х10 |
на тросе |
20 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
63 |
Я2 |
|
|
Тельфер |
15,21 |
— |
Я 3 |
КГВБбВ |
2х2,5 |
на тросе |
40 |
ВА47-29 |
3Р |
63 |
16 |
Я3 |
|
6. Проверка падения напряжения
Падение напряжения в линии определяется по формуле:
, В
, В
Произведем расчет падения напряжения для одного самого мощного и самого удаленного ЭП — анодно-механического станка: Р уст =75 кВт, Iр =120,09 А, cosц=0,95, sinц=0,31. Подключение произведено через два кабеля ПвВГ, по таблице определим значения активного и индуктивного сопротивления проводников: электроснабжение трансформатор кабель
ПвВГ 2-2Ч95 мм 2 — r0 =0,21 Ом/км, x0 =0,06 Ом/км, L=60 м.
ПвВГ 2Ч50 мм 2 — r0 =0,40 Ом/км, x0 =0,062 Ом/км, L=20 м.
В
%
Падение напряжение не превышает 5%, следовательно, сечение проводника выбрано правильно.
7. Короткое замыкание
Общие сведения о КЗ
При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание.
Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.
В системе трехфазного переменного тока могут возникать замыкания между тремя фазами — трехфазные КЗ, между двумя фазами — двухфазное КЗ. Чаще всего возникают однофазные КЗ (60 — 92 % от общего числа КЗ).
Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.
Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.
Короткие замыкания могут быть устойчивыми и неустойчивыми, если причина КЗ самоликвидируется в течении безтоковой паузы коммутационного аппарата.
Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств.
Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.
Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормаживаются, работа механизмов прекращается.
Для уменьшения последствий КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.
Заключение
В данной работе произведен расчет электроснабжения электрооборудования электромеханического цеха, целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов, позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы насосной станции.
В ходе выполнения курсового проекта мы произвели расчет электрических нагрузок. Выбрали количество и мощность трансформаторов с учетом оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбрали наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий. Произвели расчет токов короткого замыкания. Определили мощность компенсирующих устройств. Произвели расчет оптимального количества и сопротивление заземляющих устройств.
На основе произведенных расчетов можно сделать вывод, что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения электрооборудования электромеханического цеха.
