Электроснабжение цеха

Электроснабжение цеха

1.      Расчет электрических нагрузок групп цеха

Определение электрических нагрузок производится методом упорядоченных диаграмм, как обладающим меньшей допустимой погрешностью при расчетах.

Групповую номинальную мощность  определяют как сумму номинальных мощностей электроприемников.

Для группы электроприемников одного режима работы среднюю активную

и реактивную мощность нагрузки за наиболее загруженную смену находят по формулам:

;

Где  - значение, соответствующее средневзвешенному коэффициенту, характерному для электроприемников данного режима работы;

 - коэффициент использования, соответствующий данному электроприемнику;

 - активная мощность данного приемника;

- количество приемников в группе.

При К_и ≥ 0,6

При К_и ≤ 0,6

При наличии в одной группе электроприемников с разными режимами работы средняя активная и реактивная мощность определяется:

P_ср.см = ∑ P^* _ср.см. = 20,5 + 16.2 = 36,7 кВ;

Q_ср.см. = ∑ Q^*_ср.см. = 15,95 + 23,83 = 39,78 кВАр;

Средневзвешенный коэффициент использования группы  приемников с одинаковым режимом работы характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности группы приемников за наиболее нагруженную смену к номинальной мощности;

;

где  - средняя активная мощность за смену приемников с одинаковым режимом работы;

- номинальная мощность приемников с одинаковым режимом работы.

Для группы электроприемников с разными режимами работы групповой коэффициент использования:

Эффективным (приведенным) числом приемников  называют число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которые дают такую же величину расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. Эффективное число группы электроприемников определяется по формуле:

;

Коэффициент максимума  служит для перехода от средней нагрузки к максимальной.

Расчетная нагрузка учитывает потребляемую за смену мощность с учетом коэффициента максимума и рассчитывается по формуле:

2.      Проектирование осветительных установок

Проектирование осветительных установок решает следующие задачи: выбираются типы источников света и светильников, намечают наиболее целесообразные высоты установки светильников и их размещение, определяют качественные характеристики осветительных установок. Расчет освещения выполняется методом коэффициента использования. Предварительный расчет осветительной нагрузки производится по удельной мощности на единицу производственной площади.

Исходными данными для светотехнического расчета являются следующие размеры:

3.      Расчет освещения

Расчетная высота:

Расстояние между светильниками по длине:

Расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены:

Расстояние между светильниками по ширине участка:

;

где а=1ч1,5, выбираем а=1,1

;

Число светильников по длине:

Принимаем число светильников n = 7

Число светильников по ширине:

Принимаем число светильников m = 2

Индекс помещения определяется как:

На основании индекса помещения, применяемого типа ламп и ,, определяем световой поток:

;

где η - коэффициент использования светового потока

По световому потоку принимаем лампу ДРИ 700, с номинальным световым потоком Ф = 59,5 клм и мощностью P = 700 Вт. Ток лампы 5,6 А и сроком службы 3 тыс. ч.

4.      Расчет электрических нагрузок освещения

Предварительный расчет осветительной нагрузки производится по удельной мощности на единицу производственной площади, активная нагрузка освещения:

Где  - удельная мощность на единицу производственной площади;

Реактивная нагрузка освещения:

;

где - значение, соответствующее средневзвешенному коэффициенту . Для механического участка

Суммарная расчетная и активная нагрузка участка определяется как сумма всей активной мощности потребляемой на участке:

;

;

где ,  и ,  - потребляемая активная и реактивная мощности,  и  - активные и реактивные осветительные мощности.

Полная расчетная мощность участка:

5.      Выбор числа и мощности трансформаторов. Компенсация реактивной мощности

По полной расчетной мощности цеха  выбираем герметичный силовой трансформатор масляного типа марки ТМ-250/10 с номинальной мощностью .

Учитывая, что стоимость устанавливаемых комплектных подстанций значительно велика, а передача реактивной мощности со стороны сети напряжением 6-10 кВ в сети до 1000 В может привести к увеличению числа устанавливаемых трансформаторов, следует найти минимальное возможное числом трансформаторов при cos φ = 0,95:

где  - расчетная активная мощность;  - коэффициент загрузки ( = 0,9 ч 0,95);

 - номинальная мощность одного трансформатора, которая определяется на основании  и выбирается с округлением в большую сторону из стандартного ряда.

,

Принимаем минимально возможное число трансформаторов .

Из условия обеспечения  для компенсации реактивной мощности используем комплектную конденсаторную установку УКЛ (П) НО, 38-150-50У3 (мощностью 150 кВАр, и напряжением 0,38 кВ) .

Уточняем мощность трансформатора кВА:

S_m=,

Произведем уточнение коэффициента загрузки трансформатора

,

где n - количество применяемых трансформаторов;

- установленная мощность выбранного трансформатора.

7. Расчет схемы силовой сети цеха

Исходными данными для формирования схемы силовой сети являются план расположения оборудования в цехе (дан в «Приложении 1») указанием порядкового номера (числитель) и номинальной мощности приемника (знаменатель).

Возможны два основных варианта схемы - выполнить схему электроснабжения комплектными распределительными шинопроводами, либо с помощью силовых пунктов. В данном курсовом проекте выбираем метод прокладывания шинопроводов.

Выполняем схему электроснабжения ЩР и распределительными шинопроводами. От трансформатора отходит ЩР, от которого делаем ответвления ШРА. Расчет нагрузок на шинопроводы производится методом упорядоченных диаграмм.

Расчётный ток I_р, А для ЩР 1:

,

где U_ном - номинальное напряжение сети, U_ном = 0.38 кВ.

Выбор распределительных шинопроводов

Выбор распределительного шинопровода ШРА1

Средняя активная мощность нагрузки за наиболее загруженную смену группы потребителей ШР1:

,

,

;

,

;

,

;

,

;

.

Средняя реактивная мощность нагрузки за наиболее загруженную смену группы потребителей ШР1:

,

;

;

;

;

;

;

;

.

Средневзвешенный коэффициент использования группы потребителей ШР1:

,

где Р_ном11у - средняя активная мощность за смену приёмников ШР1 с одинаковым режимом работы, кВт:

;

;

.

Эффективное число электроприемников группы потребителей ШР1:

,

где  - сумма активных мощностей приёмников данной группы, возведённых в квадрат, кВт:

;

;

.

Принимаем число эффективных электроприемников равным n_э11у = 12.

Коэффициент максимума К_max11у группы потребителей ШР1:

К_max11у = 1,96.

Расчетная активная нагрузка группы потребителей ШР1 Р_р11у, кВт:

;

.

Расчетная реактивная нагрузка группы потребителей ШР1 Q_р11у, кВАр:

;

.

Полная расчетная мощность ШР1 S_р1у, кВА:

.

Расчётный ток I_р1у, А:

.

В качестве распределительного шинопровода ШРА1 примим распределительный шинопровод марки ШРА73УЗ на 250 А.

На основании исходных данных выбираем самый мощный приёмник на ШР1. В моем случае станок мощностью 30 кВт.

Номинальный ток самого мощного приёмника , А:

,

Пусковой ток самого мощного приёмника , А:

,

где - кратность пускового тока, ,

.

Пиковый ток для ШРА 1 , А:

.

Ток плавкой вставки для ШРА 1 , А:

,

где k_пл.вст - коэффициент плавкой вставки, ,

.

Выбор распределительного шинопровода для второго участка ШРА2

Средняя активная мощность нагрузки за наиболее загруженную смену группы потребителей ШР2:

,

,

;

,

;

,

;

,

;

,

;

.

Средняя реактивная мощность нагрузки за наиболее загруженную смену группы потребителей ШР2:

,

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Средневзвешенный коэффициент использования группы потребителей ШР2:

,

где Р_ном12у - средняя активная мощность за смену приёмников ШР2 с одинаковым режимом работы, кВт:

;

.

Эффективное число электроприемников группы потребителей ШР2:

,

где  - сумма активных мощностей приёмников данной группы, возведённых в квадрат, кВт:

;

;

.

Принимаем число эффективных электроприемников равным n_э12у = 10.

Коэффициент максимума К_max12у группы потребителей ШР2:

К_max12у = 1,6.

Расчетная активная нагрузка группы потребителей ШР2 Р_р12у, кВт:

;

.

Расчетная реактивная нагрузка группы потребителей ШР2 Q_р12у, кВАр:

;

.

Полная расчетная мощность ШР2 S_р1у, кВА:

.

Расчётный ток I_р2у, А:

.

В качестве распределительного шинопровода ШРА2 примем распределительный шинопровод марки ШРА73УЗ на 250 А.

На основании исходных данных выбираем самый мощный приёмник на ШР2. В моем случае станок мощностью 28 кВт.

Номинальный ток самого мощного приёмника , А:

,

Пусковой ток самого мощного приёмника , А:

,

где - кратность пускового тока, ,

.

Пиковый ток для ШРА 2 , А:

.

Ток плавкой вставки для ШРА 2 , А:

,

где k_пл.вст - коэффициент плавкой вставки, ,

.

8. Расчет токов короткого замыкания

электрический цех трансформатор замыкание

Для установок до 1 кВ при расчетах КЗ считаем, что мощность питающей системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения цехового трансформатора является неизменным.

Приведение сопротивления элементов схемы электроснабжения высшего напряжения к схеме низшего напряжения:

;

,

где x_Σ10 = 440 мОм и r_Σ10 = 340 мОм - сопротивления элементов схемы электроснабжения высшего напряжения; k_т - коэффициент трансформации выбранного трансформатора:

,

где U_ном.н и U_ном.в-номинальные напряжения выбранного трансформатора соответственно на низкой и высокой сторонах, U_ном.н = 0,4 кВ и U_ном.в = 10 кВ,

;

;

.

Сопротивление цехового трансформатора (в мОм):

активное

где  - мощность короткого замыкания выбранного трансформатора; - установленная мощность трансформатора.

индуктивное

где  - напряжение короткого замыкания трансформатора, приведенное в процентах;

Определение токов короткого замыкания:

Определение токов короткого замыкания в точке К1.

Суммарное сопротивление на вводе низшего напряжения цеховой трансформаторной подстанции с учётом добавочного активного сопротивления для распределительных устройств подстанции  мОм.

,

.

Определяем тока короткого замыкания в К1:

,

Ударный ток короткого замыкания:

Где k_уд1 - ударный коэффициент для трансформаторов (): .

Суммарное сопротивление на второй точке короткого замыкания, точка К2:

где, - активное и индуктивное сопротивление шинопровода на участке короткого замыкания, которые определяются по формулам:

;

;

;

;

Определяем ток короткого замыкания:

,

Ударный ток короткого замыкания:

где  - ударный коэффициент, определяемый по кривым в зависимости от отношения равный:

.

Суммарное сопротивление в точке короткого замыкания, точка К3:

где , - активное и реактивное сопротивление кабеля на участке короткого замыкания, которые определяются по формулам:

где Rк, Xк - активное и реактивное сопротивление выбранного кабеля;  - длина кабеля от шинопровода до дальнего станка.

;

;

;

.

Определяем ток короткого замыкания:

,

Ударный ток короткого замыкания:

где  - ударный коэффициент, определяемый по кривым в зависимости от отношения равный

.

Для защиты оборудования по номинальному току эл. Приёмников я выбрала автоматы серии А3700 типа А3794Б.

9. Расчет заземляющего устройства

Исходные данные для расчета заземляющего устройства:

Расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

;

.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа R_о.э.в, Ом:

.

Примерное число вертикальных заземлителей N^*:

,

где R_и - сопротивление одного электрода, R_и = 4 Ом,

.

Предварительно принимаем число вертикальных заземлителей N^* = 18.

Расчетное сопротивление растекания горизонтальных электродов R_г.э, Ом:

,

где b = 2∙d = 0,04 м; t₁ - глубина закладки горизонтального электрода, t₁ = 0,7 м; L - длина горизонтального электрода, L = 60 м;

.

Уточненное сопротивление вертикальных электродов R_в.э, Ом:

.

Окончательное число вертикальных электродов N:

.

Окончательно принимаем число вертикальных электродов N = 11.

Заключение

В данной работе спроектирована система электроснабжения производственного цеха. В работе выбран трансформатор необходимой мощности, для снабжения приемников участка необходимым количеством электрической энергией, конденсаторная установка для компенсации реактивной мощности. Для обеспечения электробезопасности рассчитано заземляющее устройство. Так же для обеспечения приемников подачей энергии выбраны ШМА и ШРА.

Библиографический список

1. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высшая шк., 1986.-400 с.

. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М.: Высшая шк., 1981 г.

. Сибкин Ю.Д., Сибкин М.Ю., Яшков В.А. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М., Высшая школа 2001 г.

. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация/ Под ред. Федорова А.А., Сербиновского Г.В. - М.: Энергия, 1981.-624 с.

. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети/ Под ред. Федорова А.А., Сербиновского Г.В. - М.: Энергия, 1980.-576 с.