Электроснабжение и электрооборудование механосборочного цеха

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования Свердловской области

Сухоложский многопрофильный техникум

Специальность 140448 "Техническое обслуживание, ремонт и эксплуатация электрического и электромеханического оборудования"

Курсовой проект

Электроснабжение и электрооборудование механосборочного цеха

Содержание

Задание

Техническое задание

Спецификация

Введение

1. Общая часть

.1 Характеристика объекта энергосистемы и потребителей электроэнергии

.2 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности

.3 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. Выбор рода тока и напряжения

. Расчетно-проектная часть

.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка

.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов

.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

.5 Расчет и выбор электрического оборудования ТП

.6 Выбор характерной линии ЭСН

.7 Проверка элементов ЭСН по токам КЗ

.8 Определение потери напряжения

.9 Составление ведомости монтируемого ЭО и электромонтажных работ

Заключение

Список литературы

цех ток электроснабжение энергосистема

Задание

. Тема курсовой работы: Тема 14.В1. Электроснабжение и электрооборудование участка механосборочного цеха.

. Срок сдачи работы студентом КР "25" июня 2013 г.

. Исходные данные к работе: учебная литература, методические материалы, результаты производственной практики

. Содержание расчетно-пояснительной записки.

Введение

·        Актуальность темы;

·        Цели и задачи дипломного проекта. Общая часть.

.1 Характеристика объекта ЭСН и потребителей электроэнергии.

.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

.3 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. Выбор рода тока и напряжения.. Расчетно-проектная часть.

.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка

.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов

.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

.5 Расчет и выбор эл. оборудования ТП

.6 Выбор характерной линии ЭСН

.7 Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН

.8 Проверка элементов ЭСН по токам КЗ

.9 Определение потери напряжения

.10 Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ

Заключение.

Список литературы.

Техническое задание

Тема 14. ЭСН и ЭО участка механосборочного цеха

Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей.

Цех является составной частью производства машиностроительного завода.

УМЦ предусматривает производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Подводимое напряжение - 6, 10 или 35 кВт.

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 8 км.

Потребители ЭЭ относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

Количество рабочих смен - 2.

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

Размеры участка А х В х Н= 50 х 30 х 9 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 4,2 м.

Перечень ЭО участка механосборочного цеха дан в таблице

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электро-приемника.

Расположение основного ЭО показано на плане.

Таблица 3.14. Перечень ЭО участка механосборочного цеха

Расположение основного ЭО

Спецификация

Введение

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования.

Электроэнергетика относится к базовым отраслям индустрии. Дальнейший экономический и социальный прогресс страны, повышение благосостояния людей могут быть обеспечены только при опережающем росте энергетического потенциала народного хозяйства. Поэтому развитию электроэнергетики уделяется особое внимание.

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.

А также основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности, транспорта, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом около 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты.

Электрическая энергия широко применяется во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электрического привода различных механизмов (для электротехнологических установок электротермических и электросварочных), а также для электролиза, электроискровой и электрозвуковой обработки материалов, электроокраски и др.

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением 1кВ и выше, и трансформаторных, преобразовательных, распределительных подстанций.

Электроустановки потребителей электрической энергии имеют свои специфические особенности; к ним предъявляют определенные требования; надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов и др. При проектировании, сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо правильно, в технико-экономическом аспекте, осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбрать тип, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации электрической мощности и способы ее регулирования напряжения. Это должно решаться с учетом совершенствования технологических процессов производства, роста мощности отдельных электрических приемников и особенности каждого предприятия, цеха, установки, повышения качества и эффективности их работы.

Передача, распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производится с высокой экономичностью и надежностью.

В системе цехового распределения электрической энергии широко используются типовые, заводского изготовления, КРУ, подстанции, силовые и осветительные шинопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономится большое количество проводов и кабелей.

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии. Система электроснабжения промышленных предприятий состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и тока проводов высокого и низкого напряжения. Электрические схемы предприятий строятся таким образом, чтобы обеспечить удобство и безопасность их обслуживания, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Целью настоящей курсовой работы является проектирование системы электроснабжения для электрооборудования механосборочного цеха.

1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта энергосистемы и потребителей электроэнергии

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей.

УМЦ является составной частью производства машиностроительного завода. УМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

Токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки относятся к электрооборудованию работающему в повторно-кратковременном режиме, предназначены для металлообработки деталей.

Станки токарныепозволяют полностью использовать возможности быстрорежущего и твердосплавного инструмента при обработке как черных, так и цветных металлов.

Станки фрезерные предназначены для выполнения разнообразных копировальных работ по плоским копирам, а также для объемного копирования. Он может быть использован и для обычных мелких фрезерных работ (при этом пантограф закрепляют неподвижно, а стол изделия перемещают вручную).

Для автоматизации работ при объемном копировании станок оснащен автоматическим приводом трейсера (ощупывающего пальца)

В цехе установлены вентиляторы. Вентиляторы являются основным элементом различных вентиляционных установок. Они обеспечивают технологический процесс производства и условия трудовой деятельности.

Участок механосборочного цехаполучает электроснабжение УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Подводимое напряжение - 6, 10 или 35 кВт.

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 8км.

Потребители ЭЭ относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

1.2 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности

Участок механосборочного цехапо степени взрыва- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности относится к классу пониженной опасности, так как на станции очень мало токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом

ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа: продолжительный, кратковременный и повторнократковременный.

Все станки УМЦ работают в повторнократковременном режиме.

Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электро-приемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины τуст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования.

Повторнократковременный режим - это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

В этом режиме работают грузоподъемные механизмы, электродвигатели станков и сварочные аппараты.

Таблица 2- Характеристика помещений УМЦ по пожаро-, взрыво-, и электробезопасности

Примечание к таблице:

ПО - повышенная электробезопасность

ОО - особо опасные

Вывод: нет опасного помещения, все электро оборудование имеют нормальные исполнения

.3 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. Выбор рода тока и напряжения

Требования, представляемые к надёжности электроснабжения от источников питания, определяются потребляемой мощностью объекта и его видом.

Приёмники электрической энергии в отношении обеспечения надёжности электроснабжения разделяются на несколько категорий.

Первая категория - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции.

Из состава электроприёмников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприёмников, бесперебойная работа которых не обходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.

Вторая категория - электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым не доотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электро-приёмников второй категории не более 30 минут.

Третья категория - все остальные электроприёмники, не подходящие под определение первой и второй категорий.

Электроприёмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприёмники. Согласно ПУЭ к независимым источникам могут быть отнесены две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при соблюдении следующих условий:

каждая эта секция или система шин питается от независимых источников.

секции шин не связаны между собой или же имеют связь, автоматически подключающаяся при нарушении нормальной работы одной из секций шин.

Для электроснабжения электроприёмников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.

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

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

Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Для обеспечения надежности электроснабжения можно принять однотрансформаторную схему питания.

Существуют следующие схемыэлектроснабжения: радиальные, магистральные и смешанные.

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

Радиальная схема проста, надёжна и в большинстве случаев позволяет использовать упрощенные схемы первичных коммутаций подстанций нижнего уровня. При аварийном отключении радиальной схемы на потребителях это не отразится. Недостатками радиальной схемы является высокая стоимость по сравнению с магистральной схемой и большой расход коммутационной аппаратуры.

Радиальные схемы следует применять:

-   для электроснабжения потребителей I категории;

-       для электроснабжения мощных ЭП, не связанных единым технологическим процессом;

-       для электроснабжения потребителей, взаимное расположение

-       которых делает нецелесообразным питание их по магистральной схеме;

-       для питания насосных и компрессорных станций;

-       во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях, в которых распределительные устройства должны быть вынесены в отдельные помещения с нормальной средой.

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

Преимуществами магистральной схемы являются лучшая загрузка магистральной линии по току, меньшее число коммутационных аппаратов, уменьшенный расход цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. Недостатком такой схемы является сложная схема первичной коммутацииподстанций нижнего уровня и низкая надёжность.

Магистральные схемы применяют:

-   для питания электроприемников, связанных единым технологическим процессом, когда прекращение питания одного электро-приемника вызывает необходимость прекращения всего технологического процесса;

-       для питания большого числа мелких электро-приемников, не связанных единым технологическим процессом, равномерно распределенных по площади цеха.

Смешанная схема сочетает в себе элементы радиальной и магистральной схемы.

Трёхфазные сети выполняются трехпроводными на напряжение свыше 1000 В и четырёхпроводными - до 1000 В.

Нулевой провод в четырёхпроводной сети обеспечивает равенство фазных напряжений при неравномерной загрузке фаз от однофазных электро-приёмников.

Трёхфазные сети на напряжение 380/220 В (в числители - линейное, в знаменатели - фазное) позволяют питать от одного трансформатора трёх - и однофазные установки.

Силовые кабели предназначены для передачи и расцепления электрической энергий в самых различных условиях прокладки(в земле ,под водой, на открытом воздухе и внутри помещений).Токопроводящие жилы силовых кабелей изготавливаются из алюминия и меди.

Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии. При большом количестве однофазных электро-приёмников от трёхфазных сетей осуществляются однофазные ответвления

Для цеха выбираю переменное напряжение 380В. Ток переменный, поскольку все приемники работают на переменном токе без преобразования.

2. Расчетно-проектная часть

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей, к неоправданному увеличению установленной мощности трансформаторов и другого ЭО.

Занижение - может привести к уменьшению пропускной способности электрических сетей, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, к лишним потерям мощности.

Для распределительных сетей расчётная мощность определяется по номинальной мощности (паспортной) присоединённых ЭП. При этом мощность ЭП работающих в повторно кратковременном режиме приводят к длительному режиму.

Для линий питающих узлы электроснабжения (распределительные силовые пункты, шинопроводы, цехи и предприятия в целом) расчёт ожидаемых нагрузок осуществляется специальным методом. Расчётная ожидаемая мощность узла всегда меньше суммы номинальных мощностей присоединенных ЭП из-за не одновременности их работы, случайным вероятным характером их включения и отключения, поэтому простое суммирование ЭП приводит к существенному завышению нагрузки по сравнению с ожидаемой. Основным методом расчёта нагрузки является метод упорядоченных диаграмм. Метод применим, когда известны номинальные данные всех ЭП и их размещение на плане цеха.

Участок механосборочного цехаимеет служебные помещения, станочное отделение, в котором установлено штатное оборудование:

Станки токарно-револьверные предназначены для токарной обработки деталей из прутка, а также штучных заготовок из стали, чугуна и цветных сплавов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Станки токарные позволяют полностью использовать возможности быстрорежущего и твердосплавного инструмента при обработке, как черных, так и цветных металлов.

Станки фрезерные предназначены для выполнения разнообразных копировальных работ по плоским копирам, а также для объемного копирования. Он может быть использован и для обычных мелких фрезерных работ (при этом пантограф закрепляют неподвижно, а стол изделия перемещают вручную).

Станки кругло-шлифовальные предназначены для шлифования абразивным или алмазным кругами плоских поверхностей деталей, закрепленных на зеркале стола, магнитной плите или в приспособлении.

Станки вертикально-сверлильные предназначены для обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного и мелкосерийного производства. Выполняют операции сверления, зенкерования, зенкерования, растачивания, нарезания резьбы метчиками, фрезерования.

Кроме этого в цехе установлены вентиляторы. Вентиляторы являются основным элементом различных вентиляционных установок. Они обеспечивают технологический процесс производства и условия трудовой деятельности. Режим работы - постоянный.

Электронагреватели отопительные - работают в постоянном режиме.

Для расчета мощности электрических нагрузок составляем схему расположения оборудования и определяем основную конфигурацию электрической сети. Исходим из того что на одной линии должны находится электроприемники примерно одинаковой мощности и схожего режима работы.

Примем магистрально-радиальную схему электроснабжения. Расчет нагрузок цеха необходим для установления параметров сети электроснабжения - сечение кабелей, мощность трансформатора, компенсирующего устройства.

2.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка

Находим суммарную мощность электроприёмниковпо формуле:

 (1)

где, Рn - мощность одного ЭП,- число каждого ЭП.

Ки, tgφ и cosφ находим по справочным материалам

cosφ - коэффициент мощности, определяемый на оснований опыта эксплуатации;

tgφ - коэффициент реактивной мощности.

Находим суммарную мощность электроприёмников 9-11

результаты заносим в таблицу 3, колонка 5.

Подобным образом находим суммарную мощность всех остальных электроприёмников и результаты заносим в таблицу 3, колонка 5.

Находим сменную нагрузкуэлектроприёмников 9-11за смену

 (2)

где Рсм - активная мощность за смену, кВт;

Находим сменную нагрузкуэлектроприёмников 9-11за смену:

,

результаты заносим в таблицу 3, колонка 9.

Подобным образом находим сменную нагрузку всех остальных электроприёмников и результаты заносим в таблицу 3, колонка 9.

Находим суммарную реактивную мощность электроприёмников 9-11 по формуле:

 (3)

где Qсм-реактивная мощность за смену, кВар;

Находим суммарную реактивную мощность электроприёмников 9-11:

,

Таким же образом находим суммарную реактивную мощность за смену остальных электроприёмниковрезультаты заносим в таблицу 3, колонка 10.

Находим полную мощность за смену по формуле:

 (4)

где Sсм полная мощность за смену, кВА.

Находим суммарную реактивную мощность электроприёмников 9-11:

,

Таким же образом находим полную мощность за смену остальных электроприёмников, результаты заносим в таблицу 3, колонка 11.

Находим максимальную мощность по формуле:

 (5)

где Рм - максимально активная мощность, кВт;

Находим максимальную мощность электроприёмников 9-11:

,

Таким же образом находим максимальную активную мощность остальных электроприёмниковрезультаты заносим в таблицу 3, колонка 14.

Находим максимальную реактивную мощность по формуле:

 (6)

где Qм - максимально реактивная мощность, кВар;

Находим максимальнуюреактивную мощность электроприёмников 9-11:

,

Таким же образом находим максимальную реактивную мощность остальных электроприёмниковрезультаты заносим в таблицу 3, колонка 15.

Находим максимальную полную мощность по формуле:

 (7)

где Sм - максимальную полная мощность, кВА;

Находим максимальнуюполную мощность электроприёмников 9-11:

,

Таким же образом находим максимальную полную мощность остальных электроприёмниковрезультаты заносим в таблицу 3, колонка 16.

Номинальный ток для одного электроприемника определяем по формуле:

 (8)

где Рn - мощность одного ЭП,

Км - коэффициент максимума;

Находим номинальный ток для одного электроприемника (9)

,

результаты заносим в таблицу 3, колонка 18.

Таким же образом находим номинальный ток остальных электроприёмнико врезультаты заносим в таблицу 3, колонка 16.

 (9)

где Pn∑-суммарная мощность ЭП;

,

Таким же образом находим максимальный ток остальных электроприёмниковрезультаты заносим в таблицу 3, колонка 17.

.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов

Рассчитав суммарную мощность нагрузки электроприемников и освещения определяем степень компенсации реактивной составляющей нагрузки. Для этого рассчитываем по табл. 3 среднийcosφ и по таблице из справочника находим необходимую мощность компенсирующего устройства. Записываем его технические характеристики:

По значению мощности на ШВН в табл. 3 подбираем из справочников подходящий трансформатор:

Определяем коэффициент загрузки трансформатора по формуле

 (10)

где Ршнн - мощность на ШНН, кВт,нт - номинальная мощностьтрансформатора, кВа.

Рекомендуемая степень загрузки трансформатора

принимаем =0,67

Данный коэффициент загрузки меня устраивает.

2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

После расчета токов и мощностей можно подобрать кабеля для каждого двигателя и РП. Для этого по таблице из справочника определяем сечение кабеля.

где , допустимый ток кабеля,

номинальный ток приемника.

 (А),

 (А),

где - номинальный ток токарного полуавтомата,доп - допустимый ток кабеля сечение 6 мм²,

(А),

выбираем АВВГ 3x6.

Аналогично провожу подбор автоматов для остальных приёмников.

2.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

Автоматические выключатели (АВ), в основном, предназначены для защиты электроустановок напряжением до 1000 В от коротких замыканий и перегрузок.

По справочнику выбираем АВ:

 (А),

где - номинальный ток токарного автомата,

- номинальный ток ввода ВА 51-31.

выбираем ВА 51-31.

Аналогично для остальных приёмников.

В качестве силовых распределительных пунктов (РП) можно выбирать щиты распределительные (корпуса для электрощитового ЭО), либо типовые РП. Типовые РП комплектуются либо предохранителями (серии ШР11 и ШРС1), либо автоматическими выключателями (серии ПР8501, ПР8503, ПР11 и др.)

Распределительные пункты выбирают по степени защиты, по номинальному току ввода, по количеству отходящих линий, типу защитного аппарата (с предохранителями или с автоматическими выключателями) и номинальному току аппаратов для присоединений. В случае необходимости защиты линий от токов КЗ и от токов перегрузки следует выбирать распределительные пункты с АВ.

По справочнику выбираем РП:

 (А),

 (А),

где - номинальный ток РП1,

- номинальный ток ввода ВА 57-39.

Подходит ПР8503.

Другие РП выбираю аналогично.

2.5 Расчет и выбор электрического оборудования ТП

Выбираю 2 разъединителя РНД-110/1000 У1.

2.6 Выбор характерной линии ЭСН

Выбираю характерную линию от трансформатора до электро-приемника №9, так как он отдалённый и у него большая мощность.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора токоведущих частей и аппаратов, и чтобы выбрать коммутационные аппараты с необходимой отключающей способностью.

Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1кВ производится методом именованных единиц. Сущность метода заключается в том, что для определения токов КЗ учитывается активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы от источников питания до точки КЗ в мОм.

Расчет ведем рассчитывая токи короткого замыкания для точки КЗ1.

Определяем сопротивление трансформатора в мОм

мОм

мОм (11)

где rт - активное сопротивлениетрансформатора,мОм;т-индуктивноесопротивлениетрансформатора,мОм;нт - номинальная мощность трансформатора, кВА;

Рк- потери КЗ в трансформаторе, кВт;нн- номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ;к - напряжение КЗ трансформатора, %.

 мОм

 мОм

Определяем активное индуктивное сопротивление кабеля, мОм по формуле:

,

,

где xк- индуктивное сопротивление кабеля, мОм;к - активное сопротивление кабеля, мОм;- длина кабеля до точки КЗ1, м.

 мОм

 мОм

Определяем активное и индуктивное сопротивление автомата:

а=7,00 мОма=4,50мОм

Определяем суммарное активное сопротивление до точки КЗ1, ∑r1, мОм, по формуле:

,

где rт - активное сопротивление трансформатора, мОм;к - активное сопротивления кабеля до точки КЗ1, мОм;а - активное сопротивление катушки автомата, мОм.

.

Определяем суммарное индуктивное сопротивление до точки КЗ1, ∑х1, мОм, по формуле

,

где xт - индуктивное сопротивление трансформатора, мОм;

хт - индуктивное сопротивление шины до точки КЗ1, мОм;а- индуктивное сопротивление автомата, мОм.

Определяем полное сопротивлениедо точки КЗ1, ∑z1, мОм, по формуле:

. (12)

где ∑х1- суммарное индуктивное сопротивление до точки КЗ1 , мОм;

∑r1, - суммарное активное сопротивление до точки КЗ1, мОм.

 мОм.

Определяем ток короткого замыкания в начальный момент времени в точке КЗ1, I0КЗ1, кА, по формуле:

кА,

где Uн- номинальное напряжение, В;

z1 - полное сопротивление до точки Кз1, мОм.

 кА.

Определяем ударный ток короткого замыкания в точке КЗ1, Iyд1, кА, по формуле:

 кА,

где - ток короткого замыкания в начальный момент времени в точке КЗ1; kу - ударный коэффициент = 1,4

 кА.

Определяем значение установившегося тока КЗ в точке КЗ1, Iy, кА по формуле:

 кА,

 кА.

При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле:

Аналогично рассчитываем остальные точки КЗ

Точки КЗ2, КЗ3 рассчитаны и приведены в таблице 5.

Таблица №5 - Расчет токов короткого замыкания

2.7 Проверка элементов ЭСН по токам КЗ

Предохранители и автоматические выключатели проверяются по отключающей способности по условию:

,

где  - отключающая способность аппарата защиты, кА;

 - ток трехфазного КЗ на выходе аппарата защиты, кА.

Проверка правильности выбора автоматических выключателей по чувствительности действия защит:

-   для тепловых расцепителей:

-   для электромагнитных расцепителей:

 (11)

где  - ток однофазного КЗ в конце зоны защиты автоматического выключателя, А;  - номинальный ток теплового расцепителя АВ, А;  - номинальный ток электромагнитного расцепителя АВ, А.

Проверка правильности выбора автоматических выключателей

Если выбранные аппараты не проходят проверку по отключающейспособности, то их необходимо заменить на другие типы аппаратов с большей отключающей способностью. Если защитные аппараты не проходят проверку по чувствительности, необходимо увеличить сечения линий, чтобы увеличить ток однофазного КЗ.

2.8 Определение потери напряжения

Согласно ПУЭ, для силовых электро-приемников отклонение напряжения от номинального должно составлять не более ±5 %.

Выбранные по допустимому нагреву сечения силовых линий проверяют по потере напряжения по условию:

, (12)

где  - потери напряжения во вторичной обмотке цехового трансформатора, %;  - потери напряжения в питающей линии, %;  - потери напряжения в распределительной линии, %;  - допустимые потери напряжения, равные 10 % для силовых электроприемников.

Потери напряжения в распределительных линиях определяются по формулам:

при питании одиночного ЭП

 (12)

для магистрали

, % (13)

Потери напряжения в питающей линии

, % (14)

где  - расчетный ток линии, А;  - расчетный ток i-ой нагрузки магистральной линии, А; ,  - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления линий, Ом/км; l - длина линии, км; li - длина линии до точки подключения i-ой нагрузки к магистрали, км;  - средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприемников.

Значения удельных сопротивлений кабелей приведены в табл. 17.

Таблица 13 Удельные активные и индуктивные сопротивления кабелей

Если ЭП, запитанные от одного РП или ШРА, имеют одинаковую мощность, то проверку сечений по потере напряжения следует проводить для наиболее удаленного электроприемника.

2.9 Составление ведомости монтируемого ЭО и электромонтажных работ

Заключение

В данном курсовом проекте был произведён полный расчёт электрических нагрузок для каждого электроприёмника УМЦ. По результатам этого расчёта были выбраны кабели, автоматические выключатели, выбраны трансформаторы и устройства компенсации реактивной мощности. Данный курсовой проект соответствует всем нормам и правилам и обеспечивает надёжную работу всех электро-приёмников, перечисленных в работе.

Список литературы

1.      Алиев И.И. "Справочник по электротехнике и электрооборудованию" Москва "Высшая школа" 2005 г;

2.     Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ / - Л., Энергоатомиздат, 2008.

3.      Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок / - М., Энергоатомиздат, 1989.

4.      Коновалова Л.П. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М., Энергоатомиздат, 2009.

5.     Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий /- М.: "Интермет Инжиниринг", 2009.

6.      Мукосеев Ю.Я. Электроснабжение промышленных предприятий / - М., Энергия, 1973.

.        Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина. - М., Энергоатомиздат, 1991.

.        Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина. - М., Энергоатомиздат, 2010.

9.      Справочник по электроснабжению и электрооборудованию (в 2-х т.т.). Под ред. Федорова А.А. М., Энергоатомиздат, 2007.

10.   Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий / А.А. Федоров, В.В. Каменева. - М., Энергоатомиздат, 2010.

11.    Федоров А.А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий / А.А. Федоров, Л.Е. Старкова. - М., Энергоатомиздат, 2007.

12.    Шеховцов В.П. "Расчет и проектирование схем электроснабжения" Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2005 г.