Электроснабжение ремонтного цеха

Электроснабжение ремонтного цеха

Введение

Стратегия развития отечественной энергетики предусматривает дальнейший рост производства электроэнергии всеми электростанциями России. К 2015 г. намечается достичь годовой выработки электроэнергии 1460 млрд кВт*ч.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия и гражданские здания. Они расходуют более 78% всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

Ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост их энерговооружённости, широкое внедрение различных видов электротехнологий во всех отраслях производств, огромное жилищное строительство выдвигают проблему рационального электроснабжения потребителей.

Система распределения большого количества электроэнергии должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий должно основываться на использовании современного конкурентноспособного электротехнического оборудования и прогрессивных схем питания, широком применении автоматизации.

1.     
Общая часть

1.1    Краткая техническая характеристика объекта и электрооборудования

Объектом проектирования является ремонтный цех, который представляет собой отдельно стоящее здание размерами 20х25 м. Стены цеха железобетонные. Пол цеха бетонный. Высота цеха от пола до ферм перекрытия 8 м. В цехе установлено электрооборудование, техническая характеристика которого, приведена в таблице 1. Электроприёмники получают питание от сети трёхфазного переменного тока напряжением 380 В и относятся к III категории по надёжности электроснабжения.

Распределительная сеть цеха выполнена кабелями марок АВВГ, режим работы нейтрали распределительной сети глухозаземлённый. Питающая сеть цеха выполнена кабелями марок ВВГ проложенными по лоткам по стенам.

Для приёма и распределения электрической энергии установлены 4 узла питания. В качестве узлов питания используются распределительные шкафы серии ПР 8501.

Для приёма и распределения электрической энергии цеха в пристрои установлена цеховая трансформаторная подстанция типа КТП. С учётом категории электроприёмников цеха и количество узлов питания на трансформаторной подстанции установлено следующее электрооборудование:

а) шкаф высокого ввода;

б) силовой трансформатор;

в) шкаф низкого ввода;

г) линейные шкафы.

Для снижения потребления реактивной мощности из сети выбрано компенсирующее устройство. Схема подключения компенсирующего устройства центральное. [1]

2.     
Внутрицеховая силовая часть

.1      Выбор рода тока, напряжения и схемы внутрицехового электроснабжения

Род тока и номинальное напряжение в сети должны соответствовать исходным данным электроприёмников, подключенных к данной сети. Номинальное напряжение электроприёмников ремонтного цеха 380 В трёхфазного переменного тока (из задания).

Для ремонтного цеха выбрана радиальная схема внутрицехового электроснабжения. т. к. от отдельных распределительных шкафов отходят самостоятельные линии от которых питаются электроприёмники.

2.2    Распределение электроприёмников по распределительным пунктам (РП)

Однотипные потребители получают питание от отдельных распределительных пунктов серии ПР 85 навесного исполнения. Согласно задания распределение потребителей производим следующим образом:

а) РП 1 - насосная установка 55 кВт (4 шт);

б) РП 2 - автомат фрезерный 7,5 кВт (8 шт);

в) РП 3 - печь сопротивления 35 кВт (4 шт);

г) РП 4 - конвейер ленточный 35 кВт (2 шт).

Осветительная установка получает питание от щитка освещения.

2.3   
Расчёт электрической нагрузки РП 1.

.3.1 Выбор автоматического выключателя

Потребителями РП 1 являются насосные установки в количестве 4х штук. Поскольку оборудование РП 1 однотипное произведём расчёт защитной аппаратуры и сечения кабеля на примере одной установки.

Рис 1 - Структурная схема распределения электропотребителей.

Для выбора автоматического выключателя нужно соблюдать следующие условия:

1)      U_А.В. ≥ U_C

где U_А.В. - номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

U_C - напряжение сети, В.

2)      I_А.В. ≥ I_Н.Р.

где I_А.В. - номинальный ток автоматического выключателя, А.

)       
I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ I_Н.Д.

где I_Н.Р. - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

I_Н.Д. - номинальный ток электродвигателя, А.

Ток, потребляемый электродвигателем, определяем по формуле:

 А (1)

Номинальный ток расцепителя:

I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ 98 = 122,5 А.

4)      I₀ ≥ 1,2 ∙ I_П

где I₀ - ток электромагнитного расцепителя, А;

I_П - пусковой ток электродвигателя, А.

I_П = К_П ∙ I_Н.Д.;

где К_П - кратность пускового тока электродвигателя, А;

I_П = 6,5 ∙ 98 = 637 А ;

I₀ ≥ 1,2 ∙ 637 = 765 А.

5)      К₀ ≥ I₀ / I_Н.Р.

где К₀ - кратность электромагнитной отсечки автоматического выключателя, А.

К₀ ≥ 765 / 125 = 6,12

По условию выбора кратности электромагнитной отсечки следует принимать ближайшее большее значение. Выбранный автомат имеет одну электромагнитную уставку, которая имеет большее значение (10), поэтому принимаем её к установке.

Полученные данные сведём в таблицу 1

Таблица - 1

По полученным данным выбираем автоматический выключатель серии ВА 52 - 33 [2].

I_А.В. = 160 А;

I_Н.Р. = 125 А;

К₀ = 10.

2.3.2 Выбор сечения кабеля питающего электродвигатель насосной установки

Согласно задания, распределительная сеть выполнена кабелями марки АВВГ.

Сечение кабеля в сетях 0,4 кВ выбирается по следующему условию:

I_Р ≤ К_Т ∙ I_ДОП.

где I_Р. - расчётный ток электродвигателя, А;

I_ДОП. - допустимые табличные значения для данного сечения, А;

К_Т - поправочный температурный коэффициент, (К = 1).

Из [2 табл. 3.4.1.] по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение кабеля. S = 25 мм², I_ДОП. = 105 А.

Выбираем кабель марки АВВГ 4х25 мм².

2.3.3 Выбор группового автоматического выключателя

U_А.В. ≥ U_C

I_А.В. ≥ I_Н.Р.

I_Н.Р. ≥ 1,1 ∙ I_Р.

где I_Р. - расчётный ток группы электродвигателей, А.

I_Р. = ∑ I_Н.Д.

I₀ ≥ 1,25 ∙ I_ПИК.

где I_ПИК. - наибольший ток группы электродвигателей, А.

I_ПИК. = I_{ПУСК.Н.Д.} + I’_Р

где I_{ПУСК.Н.Д.} - пусковой ток наибольшего электродвигателя, А;

I’_Р - суммарный расчетный ток без учёта номинального тока пускаемого электродвигателя, А.

Поскольку мощность электродвигателей насосных установок одинаковая, поэтому I’_Р принимается без учета номинального тока одного электродвигателя.

1)      I_Р = 98 + 98 + 98 + 98 = 392 А;

2)      I_Н.Р. = 1,1 ∙ 392 = 431 А;

3)      I_ПИК. = 637 + (98 + 98 + 98) = 931 А;

4)      I₀ = 1,25 ∙ 931 = 1164 А;

)        К₀ ≥ 1164 / 630 = 1,8 т.е. К₀ ≥ 1,8

По полученным данным выбираем групповой автоматический выключатель ВА 51 - 39 :

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 630 А;

I_Н.Р. = 630 А;

К₀ = 10.

2.3.4 Выбор сечения силового кабеля питающего РП 1

Условие выбора кабеля:

I_ДОП. ≥ I_Р. ;

I_ДОП. ≥ 392 А.

Согласно задания, питающая сеть выполнена кабелями марки ВВГ.

Из [2 табл. 3.4.1.] по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение кабеля. S = 150 мм², I_ДОП. = 440 А.

Выбираем кабель марки ВВГ 4х150 мм².

2.3.5 Выбор распределительного пункта

Выбор распределительного пункта производится по номеру схемы, которая определяет силовой автомат на вводе в шкаф и количество распределительных автоматов.

По [2, табл. 4.1.2.] выбираем ПР 85 094 с автоматическим выключателем ВА 51-39, 630 А на вводе и 4-ре линейных автоматических выключателя для питания насосных установок.

Исполнение шкафа как напольное так и навесное.

2.4 Расчёт электрической нагрузки РП 2

2.4.1 Выбор автоматического выключателя

Потребителями РП 2 являются фрезерные автоматы в количестве 8ми штук. Поскольку оборудование РП 2 однотипное, произведём расчёт защитной аппаратуры и сечения кабеля на примере одной установки.

Рис 2 - Структурная схема распределения электропотребителей.

Выбираем автоматический выключатель согласно условий выбора.

1)      U_А.В. ≥ U_C ;

2)      I_А.В. ≥ I_Н.Р. ;

3)      I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ I_Н.Д. ;

Ток, потребляемый электродвигателем, определяем по формуле (1):

Номинальный ток расцепителя:

I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ 17,5 = 22,0 А.

4)      I₀ ≥ 1,2 ∙ I_П ;

I_П = 7 ∙ 17,5 = 122,5 А;

I₀ ≥ 1,2 ∙ 122,5 = 147 А.

) К₀ ≥ I₀ / I_Н.Р. :

К₀ ≥ 147 / 25 = 5,8

По условию выбора кратности электромагнитной отсечки следует принимать ближайшее большее значение. Выбранный автомат имеет две электромагнитные уставки 7 и 10, по результатам расчёта выбираем уставку электромагнитного расцепителя 7.

Полученные данные сведём в таблицу 2

цех электрооборудование напряжение осветительный

Таблица - 2

По полученным данным выбираем автоматический выключатель серии ВА 51 - 25 [2].

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 25 А;

I_Н.Р. = 25 А;

К₀ = 7.

2.4.2 Выбор сечения кабеля питающего фрезерный автомат

Сечение кабеля выбираем по условию:

I_Р ≤ К_Т ∙ I_ДОП.

Из [2 табл. 3.4.1.], по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение кабеля, S = 1,2 мм², I_ДОП. = 18 А, однако ПУЭ ограничивает применение минимального сечения алюминиевых проводников по условиям механической прочности на сечении 2,5 мм², тогда для питания фрезерного автомата выбираем кабель марки АВВГ 4х2,5 мм², I_ДОП. = 24 А.

2.4.3 Выбор группового автоматического выключателя

U_А.В. ≥ U_C ;

I_А.В. ≥ I_Н.Р. ;

I_Н.Р. ≥ 1,1 ∙ I_Р.

I_Р. = ∑ I_Н.Д. ;

I₀ ≥ 1,25 ∙ I_ПИК. ;

I_ПИК. = I_{ПУСК.Н.Д.} + I’_Р :

1)      I_Р = 17,5 ∙ 8 = 140 А;

2)      I_Н.Р. = 1,1 ∙ 140 = 154 А;

3)      I_ПИК. = 122,5 + (17,5 ∙ 7) = 245 А;

4)      I₀ = 1,25 ∙ 245 = 306 А;

)        К₀ ≥ 306 / 160 = 1,9 т.е. К₀ ≥ 1,9

По полученным данным выбираем групповой автоматический выключатель ВА 51 - 33 :

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 160 А;

I_Н.Р. = 160 А;

К₀ = 10.

2.4.4 Выбор сечения силового кабеля питающего РП 2

Условие выбора кабеля:

I_ДОП. ≥ I_Р. ;

I_ДОП. ≥ 140 А.

Согласно задания, питающая сеть выполнена кабелями марки ВВГ.

Из [2 табл. 3.4.1.] по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение медного кабеля. S = 25 мм², I_ДОП. = 140 А.

Выбираем кабель марки ВВГ 4х25 мм².

2.4.5 Выбор распределительного пункта

Выбор распределительного пункта производится по номеру схемы, которая определяет силовой автомат на вводе в шкаф и количество распределительных автоматов.

По [2, табл. 4.1.2.] выбираем ПР 85 067 с автоматическим выключателем ВА 51-33, 160 А на вводе и 8 линейных автоматических выключателя для питания фрезерных автоматов.

Исполнение шкафа как напольное так и навесное.

2.5 Расчёт электрической нагрузки РП 3

2.5.1 Выбор автоматического выключателя

Потребителями РП 3 являются печи сопротивления в количестве 4-х штук. Поскольку оборудование РП 3 однотипное, произведём расчёт защитной аппаратуры и сечения кабеля на примере одной установки.

Рис 3 - Структурная схема распределения электропотребителей.

Выбираем автоматический выключатель согласно условий выбора.

1)      U_А.В. ≥ U_C ;

2)      I_А.В. ≥ I_Н.Р. ;

3)      I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ I_Н.Д. ;

Ток, потребляемый электропечью, определяем по формуле (1):

Номинальный ток расцепителя:

I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ 56 = 70 А.

4)      I₀ ≥ 1,2 ∙ I_П ;

Т. к. пусковые токи при включении в работу печи сопротивления отсутствуют, следовательно в данном случае будет верно равенство: I_П. = I_НОМ.

I₀ ≥ 1,2 ∙ 56 = 70 А.

) К₀ ≥ I₀ / I_Н.Р. :

К₀ ≥ 70 / 80 = 0,8

По условию выбора кратности электромагнитной отсечки следует принимать ближайшее большее значение. Выбранный автомат имеет три электромагнитные уставки 3, 7 и 10, по результатам расчёта выбираем ближайшую уставку электромагнитного расцепителя 3.

Полученные данные сведём в таблицу 3

Таблица - 3

По полученным данным выбираем автоматический выключатель серии ВА 51 - 31 [2].

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 100 А;

К₀ = 3.

2.5.2 Выбор сечения кабеля питающего печь сопротивления

Сечение кабеля выбираем по условию:

I_Р ≤ К_Т ∙ I_ДОП.

Из [2 табл. 3.4.1.], по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение кабеля, S = 10 мм², I_ДОП. = 60 А, выбираем кабель марки АВВГ 4х10 мм², I_ДОП. = 60 А.

2.5.3 Выбор группового автоматического выключателя

U_А.В. ≥ U_C ;

I_А.В. ≥ I_Н.Р. ;

I_Н.Р. ≥ 1,1 ∙ I_Р.

I_Р. = ∑ I_Н.Д. ;

I₀ ≥ 1,25 ∙ I_ПИК. ;

I_ПИК. = I_{ПУСК.Н.Д.} + I’_Р :

1)      I_Р = 56 ∙ 4 = 224 А;

2)      I_Н.Р. = 1,1 ∙ 224 = 246 А;

3)      I_ПИК. = 56 ∙ 4 = 224 А;

4)      I₀ = 1,25 ∙ 224 = 280 А;

)        К₀ ≥ 280 / 250 = 1,1 т.е. К₀ ≥ 1,1

По полученным данным выбираем групповой автоматический выключатель ВА 51 - 35 :

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 250 А;

I_Н.Р. = 250 А;

К₀ = 12.

2.5.4 Выбор сечения силового кабеля питающего РП 3

Условие выбора кабеля:

I_ДОП. ≥ I_Р. ;

I_ДОП. ≥ 140 А.

Согласно задания, питающая сеть выполнена кабелями марки ВВГ.

Из [2 табл. 3.4.1.] по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение медного кабеля. S = 70 мм², I_ДОП. = 270 А.

Выбираем кабель марки ВВГ 4х70 мм².

Выбор распределительного пункта производится по номеру схемы, которая определяет силовой автомат на вводе в шкаф и количество распределительных автоматов.

По [2, табл. 4.1.2.] выбираем ПР 85 058 с автоматическим выключателем ВА 51-35, 250 А на вводе и 4 линейных автоматических выключателя для питания печей сопротивлений.

Исполнение шкафа как напольное так и навесное.

2.6 Расчёт электрической нагрузки РП 4

2.6.1 Выбор автоматического выключателя

Потребителями РП 4 являются ленточные конвееры в количестве 2-х штук. Поскольку оборудование РП 4 однотипное, произведём расчёт защитной аппаратуры и сечения кабеля на примере одной установки.

Рис 4 - Структурная схема распределения электропотребителей.

Выбираем автоматический выключатель согласно условий выбора.

1)      U_А.В. ≥ U_C ;

2)      I_А.В. ≥ I_Н.Р. ;

3)      I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ I_Н.Д. ;

Ток, потребляемый электродвигателем, определяем по формуле (1):

Номинальный ток расцепителя:

I_Н.Р. ≥ 1,25 ∙ 71 = 89 А.

4)      I₀ ≥ 1,2 ∙ I_П ;

I_П = 7 ∙ 71 = 497 А;

I₀ ≥ 1,2 ∙ 497 = 596 А.

) К₀ ≥ I₀ / I_Н.Р. :

К₀ ≥ 596 / 100 = 5,9

По условию выбора кратности электромагнитной отсечки следует принимать ближайшее большее значение. Выбранный автомат имеет три электромагнитные уставки 3, 7 и 10, по результатам расчёта выбираем уставку электромагнитного расцепителя 7.

Полученные данные сведём в таблицу 4.

Таблица - 4

По полученным данным выбираем автоматический выключатель серии ВА 51 - 25 [2].

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 100 А;

I_Н.Р. = 100 А;

К₀ = 7.

2.6.2 Выбор сечения кабеля питающего ленточный конвеер

Сечение кабеля выбираем по условию:

I_Р ≤ К_Т ∙ I_ДОП.

Из [2 табл. 3.4.1.], по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение кабеля, S = 16 мм², I_ДОП. = 75 А, выбираем кабель марки АВВГ 4х16 мм², I_ДОП. = 75 А.

2.6.3 Выбор группового автоматического выключателя

U_А.В. ≥ U_C ;

I_Н.Р. ≥ 1,1 ∙ I_Р.

I_Р. = ∑ I_Н.Д. ;

I₀ ≥ 1,25 ∙ I_ПИК. ;

I_ПИК. = I_{ПУСК.Н.Д.} + I’_Р :

1)      I_Р = 71 ∙ 2 = 142 А;

2)      I_Н.Р. = 1,1 ∙ 142 = 156 А;

3)      I_ПИК. = 497 + 71 = 568 А;

4)      I₀ = 1,25 ∙ 568 = 710 А;

)        К₀ ≥ 710 / 160 = 4,4 т.е. К₀ ≥ 4,4

По полученным данным выбираем групповой автоматический выключатель ВА 51 - 33 :

U_А.В. = 400 В;

I_А.В. = 160 А;

I_Н.Р. = 160 А;

К₀ = 10.

2.6.4 Выбор сечения силового кабеля питающего РП 2.

Условие выбора кабеля:

I_ДОП. ≥ I_Р. ;

I_ДОП. ≥ 142 А.

Согласно задания, питающая сеть выполнена кабелями марки ВВГ.

Из [2 табл. 3.4.1.] по допустимой токовой нагрузке выбираем ближайшее большее сечение медного кабеля. S = 35 мм², I_ДОП. = 170 А.

Выбираем кабель марки ВВГ 4х35 мм².

2.6.5 Выбор распределительного пункта

Выбор распределительного пункта производится по номеру схемы, которая определяет силовой автомат на вводе в шкаф и количество распределительных автоматов.

По [2, табл. 4.1.2.] выбираем ПР 85 048 с автоматическим выключателем ВА 51-33, 160 А на вводе и 2-мя линейными автоматическими выключателями для питания ленточных транспортёров.

Исполнение шкафа как напольное так и навесное.

3. Светотехническая часть

В этом разделе курсового проекта рассчитывается осветительная установка для освещения ремонтного цеха.

Расчёт осветительной установки будем производить по методу удельной мощности. Система освещения в цехе общая равномерная. Вид освещения - рабочий.

Система общего освещения предназначена для освещения всего помещения и расположенных в нём рабочих мест и поверхностей.

При общем освещении светильники располагаются только в верхней зоне помещения - на потолке, фермах, колоннах, стенах или на производственном оборудовании. Общее освещение может быть равномерным, когда по всему помещению должна создаваться одинаковая освещённость.

При равномерном освещении светильники одного типа и мощности располагаются равномерно рядами с одинаковыми или не сильно отличающимися расстояниями между ними и на одинаковой высоте.

Рабочее освещение создаёт требуемую по нормам освещённость и качество освещения, обеспечивая необходимые условия работы при нормальном режиме. [3]

3.1