Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Другое
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

178,18 Кб
Опубликовано:

2015-05-18

Все дипломные работы по другим направлениям

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Дипломная работа

Тема работы

Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Студент

Харченко И.Р.

Томск - 2014 г.

Оглавление

Введение

. Объект и методы исследования

. Расчеты и аналитика

.1 Определение расчетной электрической нагрузки кузнечного цеха

.2 Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

.3 Картограмма и определение центра электрических нагрузок

.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

.5 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

.6 Компенсация реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

.6.1 Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

.7 Схема внешнего электроснабжения

.8 Схема внутризаводской сети 10 кВ

.9 Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В

.10 Выбор высоковольтного оборудования

.11 Электроснабжение кузнечного цеха

.11.1 Распределение приёмников по пунктам питания

.12 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей в сети до 1000 В

.13 Выбор сечений линий питающей сети цеха

.14 Выбор сечений распределительной сети цеха

.15 Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения. Построения эпюры отклонений напряжения

.16 Расчёт токов короткого замыкания в сети до 1000 В

.17 Построение карты селективности действия аппаратов защиты для участка цеховой сети

Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение

.1 Планирование научно-исследовательских работ

.1.1 Структура работ в рамках научного исследования

.1.2 Определение трудоемкости выполнения работ

.2 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)

.2.1 Расчет материальных затрат НТИ

.2.2 Основная заработная плата исполнителей темы

.2.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы

.2.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)

.2.5 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта

.3 Разработка графика проведения научного исследования

.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования

. Социальная ответственность

.1 Описание рабочей зоны

.2 Анализ опасных и вредных факторов

.3 Производственная санитария

.3.1 Воздух рабочей зоны

.3.3 Освещение

.4 Электробезопасность

.4.1 Защита от случайного прикосновения

.4.2 Защитное заземление

.4.3 Зануление

.5 Пожарная безопасность

.6 Охрана окружающей среды

.7 Чрезвычайные ситуации

Заключение

Список использованных источников

Введение

Система электроснабжения предприятия должна обеспечивать удобство и безопасность в обслуживании, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. Наряду с этим, система электроснабжения должна оставаться достаточно экономичной. Для выполнения всех вышеизложенных условий необходимо еще на стадии проектирования обеспечить построение оптимальной системы электроснабжения.

Целью работы является проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода с подробным рассмотрением кузнечного цеха. Основной задачей выполнения квалификационной работы является проверка усвоения дисциплин, предусмотренных учебным планом и развитие способности решать практические вопросы проектирования систем электроснабжения промышленного предприятия самостоятельно.

В данном заводе имеются нагрузки, как второй, так и третьей категории по степени надежности электроснабжения. В состав завода входят различные цеха, каждый выполняет свои операции, в соответствии с технологическим процессом и постановлением администрацией предприятия. Производство продукции осуществляется посменно, большинство цехов работает в 2 смены по 8 часов каждая.

В процессе выполнения проекта решаются задачи:

Во-первых, расчет нагрузки кузнечно-прессового цеха методом коэффициента расчетной мощности.

Во-вторых, определение расчетной нагрузки предприятия в целом по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов с учетом расчетнойнагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций, ГПП и линиях. Расчет производится отдельно для высоковольтных и низковольтных нагрузок.

В-третьих, построение картограммы электрических нагрузок с целью определения наиболее оптимального места расположения ГПП на территории предприятия.

В-четвертых, расчет схемы внутризаводского электроснабжения. На данном этапе производится выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций и схемы их электроснабжения.

В-пятых, выбор напряжения питающей сети завода, сечения проводов, выбор мощности трансформаторов ГПП.

В-шестых, расчет токов короткого замыкания в сети выше 1000В для проверки правильности выбора сечений проводников

На последнем этапе производится расчет электроснабжения кузнечно-прессового цеха, который включает в себя: распределение приемников по пунктам питания; определение расчетных нагрузок по пунктам питания; выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке и проверка их по потере напряжения; выбор силовой распределительной сети и аппаратов защиты; построение эпюр отклонения напряжения от ГПП до наиболее мощного ЭП, расчет токов короткого замыкания в сети ниже 1000В для построения карты селективности действия защитных аппаратов.

1. Объект и методы исследования

Объектом исследования является машиностроительный завод в целом и его кузнечный цех в частности.

Исходные данные:

Таблица 1.1 - Сведения об электрических нагрузках

№ цеха на генплане	Наименование цехов	Установленная мощность, кВт
1	Кузнечно-прессовый	-
2	Механосборочный	2200
3	Литейный	8100
4	Металлопрокатный	1700
5	Инструментальный	500
6	Заводоуправление	480
7	Цех консервации и упаковки	150
8	Заготовительно-сварочный цех	2500
9	Термический	5050
10	Механический	1400
11	Автотранспортный	140
12	Инженерный	2200
13	Котельная	670
14	Компрессорная(10 кВ)	1400
	Компрессорная(0,38 кВ)	70
15	Насосная оборотного водоснаюжения	900

Таблица 1.2 - Ведомость электрических нагрузок кузнечно-прессового цеха.

№ по плану	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт
1-4	Двигателя-генераторы высокой частоты 2500 Гц	175
5, 28	Мостовой кран ПВ=40%, 10т.	18.97
6, 8, 11, 13	Кузнечный индукционный нагреватель на 2500 Гц	350
7, 9, 10, 12	Пресс кривошипный горячештамповочный	55
14, 15	Вентиляторы	22
16, 17	Обдирочно-шлифовальный станок	4
18	Сверлильный станок	1.5
19	Токарно-винторезный станок	9.78
20, 22, 23, 25, 26	Пресс фрикционный	7.5
21, 24, 27	Печь электрическая	50
29-32	Пресс кривошипный холодного выдавливания	55
33, 34	Резьбонарезной автомат	2.2
35-38	Пресс кривошипный холодного выдавливания	22

2. Расчеты и аналитика

.1 Определение расчетной электрической нагрузки кузнечного цеха

Расчет силовых нагрузок цеха производим «методом коэффициента расчетной мощности» в следующей последовательности.

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле (на примере станков разных):

(2.1.1)

где Р_ном- суммарная номинальная активная мощность рабочих электроприемников;

К_и - коэффициент использования активной мощности;

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой группы электроприемников определяется по формуле:

(2.1.2)

где tgj - принимается по соответствующему значению коэффициента мощности.

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

(2.1.3)

где - суммарная средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену, а

- суммарная установленная мощность группы электроприёмников цеха.

Коэффициент максимума активной мощности определяется по кривым в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников n_эдля данной группы:

(2.1.4)

Расчетная активная Р_ми реактивная Q_ммаксимальные мощности группы:

(2.1.5)_м = Q_смпри >10_м =1.1 Q_смпри ≤10 (2.1.6)

Расчётная нагрузка осветительных приёмников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса:

(2.1.7)

где принимается по справочнику,

находится как:

где - удельная плотность осветительной нагрузки, Вт/м² (принимается по справочнику);

F - площадь цеха, м² (определяется по генплану).

Полная расчётная нагрузка цеха (с учётом освещения) определяется:

(2.1.8)

Расчётный ток:

(2.1.9)

Таблица 2.1 - Характеристика производственных помещений

№ цеха на генплане	Наименование цехов	Характеристика производственных помещении	Категории ЭП по степени бесперебойности питания
1	Кузнечно-прессовый	Нормальная	II
2	Механосборочный	Нормальная	II
3	Литейный	Нормальная	II
4	Металлопрокатный	Нормальная	II
5	Инструментальный	Нормальная	III
6	Заводоуправление	Нормальная	III
7	Цех консервации и упаковки	Нормальная	III
8	Заготовительно-сварочный цех	Нормальная	II
9	Термический	Пыльная, жаркая	II
10	Механический	Нормальная	II
11	Автотранспортный	Нормальная	III
12	Инженерный	Нормальная	III
13	Котельная	Жаркая	II
14	Компрессорная(0,38 кВ)	Нормальная	II
15	Насосная	Нормальная	III
16	Насосно-фильтровальная станция	Влажная	II
17	Насосная производственного общественного водоснабжения	Нормальная	II

Таблица 2.2. - Справочные данные для электроприемников кузнечного цеха

Номер на плане	Наименование электроприемника	Установленная мощность ЭП, кВт	Kи	cosφ	tg φ	Группа ЭП
1-4	Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 Гц	175	0,7	0,5	1,73	Б
5,28	Мостовой кран ПВ=40%	18,97	0,1	0,5	1,73	А
6,8,11,13	Кузнечный индукционный нагреватель на 2500 Гц	350	0,7	0,8	0,75	Б
7,9,10,12	Пресс кривошипный горячештамповочный	55	0,25	0,65	1,17	А

Примеры расчетов:

Установленная мощность мостового крана, приведенная к ПВ=100%:

Средняя активная и реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену:

Эффективное число электроприемников для ПР1:

где - суммарная номинальная мощность всех электроприемников ПР1;

квадрат суммарной мощности;

Принимаем n_э=5.

Расчетные активная и реактивная мощности ПР1 в соответствии с n_Э:

кВт;

кВар при n_э<10.

Коэффициент расчетной мощности К_р определяем по [2, табл.2.1] в функции n_э и К_и.ср..

Расчетную нагрузку осветительных приемников цеха определяем по формуле:

где К_с.о.- коэффициент спроса осветительной нагрузки. Согласно [2, табл. П2.2] принимаем К_с.о=0,85;

Р_н.о. - номинальная мощность осветительной нагрузки.

где Р_уд.о - удельная нагрузка на 1 м² площади цеха, принимаем по [1, табл. П3.2.] Р_уд.о =14 Вт/м²;- площадь цеха.

С учетом масштаба определим площади цехов на генплане предприятия

Площадь кузнечно-прессового цеха:

Где а и b длина и ширина цеха соответственно.

Тогда

кВт;

кВт.

Полная расчетная нагрузка цеха (с учетом освещения):

Расчетный максимальный ток:

Проведенными расчетами была определена общая мощность кузнечного цеха, а также найдены расчетный ток нагрузки и пиковые токи групп электроприемников. Данные расчеты используются для правильного выбора сечений линий, коммутационных и защитных аппаратов.

.2 Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

Расчётная нагрузка (активная и реактивная) силовых приёмников цехов определяются из выражений:

(2.2.1)

(2.2.2)

где - суммарная установленная мощность всех приёмников цеха;

- коэффициент спроса, принимаемый по справочным данным;

- принимается по соответствующему значению коэффициента мощности;

Пример расчетов для механосборочного цеха:

Расчётные активная и реактивная нагрузки силовых приёмников цеха:

Номинальная мощность осветительной нагрузки цеха:

Расчетная нагрузка от освещения:

Полная расчетная нагрузка цеха:

2.3 Картограмма и определение центра электрических нагрузок

Картограмма нагрузок представляет собой размещённые на генплане предприятия площади, ограниченные кругами, которые в определённом масштабе соответствуют расчётным нагрузкам цехов.

Радиусы окружностей для каждого цеха определяем из выражения:

(2.3.1)

где - расчётная активная мощность го цеха с учётом освещения, кВА;

- масштаб для определения площади круга, кВА/мм² (постоянный для всех цехов предприятия).

Считаем, что нагрузка распределена по цеху равномерно, поэтому центр нагрузок совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане.

Осветительную нагрузку наносим в виде сектора круга, изображающего нагрузку до 1000 В. Угол сектора определяем из соотношения полных расчётных и осветительных нагрузок цехов:

(2.3.2)

На генплан машиностроительного завода произвольно наносим оси координат и определяем значения и для каждого цеха. Координаты центра электрических нагрузок предприятия и определяем по формулам:

(2.3.3)

(2.3.4)

Таблица 2.3 - Расчетные данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на генплане	Р_pi		Р_po		r		α		x_i	y_i	Р_pi · x_i		Р_pi · y_i			Примечания
	кВА		кВт		мм		град		м	м	кВА·м		кВА·м
Потребители 0,38 кВ
1	1737	133		11		25,6		175		340		327268,9		635836,7	m=2 кВА/мм²
2	660	67,9		7		33,6		385		370		280251,125		269332,3
3	4860	94,05		18		6,83		495		370		2452254,75		1832999
4	510	85,12		6		51,5		125		490		74390		291608,8
5	150	57,7		4		100		485		225		100740,5625		46735,31
6	192	40,1		4		62,2		65		240		15086,175		55702,8
7	60	25,03		2		105,95		225		475		19130,625		40386,88
8	1125	87,78		9		26		190		245		230428,2		297131,1
9	3030	184,75		14		20,69		675		310		2169954,563		996571,7
10	350	55,58		5		49,33		380		455		154118,5		184536,6
11	63	35,9		3		130,7		420		520		41542,2		51433,2
12	1100	38,88		9		12,28		225		520		256248		592217,6
13	469	60,75		6		41,28		485		300		256928,75		158925
14	52,5	82,08		3		219,56		770		450		103626,6		60561
15	152	72,68		4		116,45		630		440		141545,25		98857

Пример расчетов для механосборочного цеха:

Радиус окружности:

мм.

Угол сектора осветительной нагрузки:

град.

Так как расположить ГПП в центре электрических нагрузок невозможно (координаты ЦЭН совпадают с местоположением 2-го цеха), смещаем его в сторону. Фактические координаты расположения ГПП следующие (м) (м).

Построение зоны рассеяния ЦЭН

Полуоси эллипса:

дисперсии случайных координат.

Для механосборочного цеха:

Где ,- эмпирическая вероятность появления , в о.е.

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

При установке на крупных промышленных предприятиях группы цеховых трансформаторов их номинальная мощность определяется плотностью нагрузки и выбирается, как правило, одинаковой для всей группы. Удельная плотность нагрузки определяется по следующей формуле:

(2.4.1)

где - площадь всех цехов предприятия, м².

Так как > 0,1 то в соответствии с рекомендациями принимаем номинальную мощность одного трансформатора S_{н тр} = 1000 кВА [4].

Для лучшего распределения энергии и сокращения количества низковольтны линий выбираем трансформаторы 2-х номиналов: 630, 1600 кВА, при этом придерживаясь требуемого коэффициента загрузки: для потребителей I-категории , для потребителей II-категории , для потребителей III-категории . В предварительном выборе трансформаторов расчёт коэффициента загрузки производим по активной мощности

Расчетное число трансформаторов определяется по формуле:

(2.4.2)

где - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме (принимаем 0,7 согласно [4]).

- номинальная расчётная активная мощность в сетях до 1000 В, кВт.

Определяем расчетное число трансформаторов:

для номинала 630 МВА

Полученное значение округляем до ближайшего большего целого значения N=13 шт.

Для номинальной мощности 1600 МВА:

принимаем 9 шт.

После выбора числа и мощности цеховых трансформаторов распределяют активные нагрузки цехов между ними равномерно. Активная нагрузка, приходящаяся на один цеховой трансформатор может быть определена по формуле:

(2.4.3)

(кВт)

Число трансформаторов, которое следует установить в том или ином цехе, определяется делением нагрузки цеха на :

(2.4.4)

Для систематизации расчёта представим полученное число трансформаторов, устанавливаемое в каждом цехе в виде таблицы, представленной ниже.

Таблица 2.4 - Распределение трансформаторных подстанций по цехам

№ цеха на генплане	Наименование пункта питания	Количество и мощность трансформаторов
1	КТП-1	2хТСЗ - 1600/6-10
2	КТП-2	2хТСЗ - 630/6-10
3	КТП-3.1 КТП-3.2	2хТСЗ - 1600/6-10 2хТСЗ - 1600/6-10
4	КТП-4	2хТСЗ - 630/6-10
8	КТП-5.1 КТП-5.2	1хТСЗ - 630/6-10 2хТСЗ - 630/6-10
9	КТП-6.1 КТП-6.2	1хТСЗ - 1600/6-10 2хТСЗ - 1600/6-10

2.5 Компенсация реактивной мощности на шинах 0,4 кВ цеховых ТП и уточнение их нагрузки

Для снижения потерь в линиях и трансформаторах примем вариант компенсации реактивной мощности на напряжении 0.4 кВ непосредственно вблизи электроприёмников. КБ присоединяем к сборным шинам НН КТП и РУ.

Реактивная мощность, которую возможно передавать через трансформаторы КТП в сеть напряжением до 1000 В при заданном коэффициенте загрузки, определяется соотношением

где n - число трансформаторов на ТП;

= 0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

- номинальная мощность трансформаторов, установленных на ТП;

- расчетная активная нагрузка ТП на шинах 0,4 кВ.

Коэффициент загрузки трансформаторов по возможности принимаем близким к 0.65-0.7, так как при этом обеспечивается его максимальный КПД.

Для ТСЗ-1600/10, ТП - 1

Выбираем мощность КУ близкую к расчетной реактивной мощности. С условием, что:

2.6 Компенсация реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

Расчётная реактивная нагрузка в сетях 6/10 кВ промышленных предприятий находится:

- расчётная нагрузка приёмников 10 кВ

- реактивная мощность которую можно взять из системы.

Где нагрузка на шинах НН трансформаторов ГПП с учетом потерь.

- коэффициент, учитывающий расположение предприятия. Для Сибири

α = 0,24, при напряжении питающей линии 35 кВ.

- потери реактивной мощности.

Для 1-го трансформатора ГПП

Выбираем УКРМ-10,5-7200-450 мощностью ступени 450 кВар.

2.6.1 Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

Известно, что электрические нагрузки как потребляют, так и генерируют реактивную мощность. Так как мощность, потребляемая из сети, изменяется на протяжении суток, соответственно изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются неприемлемые изменения амплитуды напряжения.

Компенсировать реактивную мощность можно при помощи целенаправленного воздействия на ее баланс: в узле электроэнергетической системы это необходимо для регулирования напряжения, а в распределительных сетях - и для снижения потерь электроэнергии. Осуществляется этот процесс при помощи компенсирующих устройств.

Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, которая вырабатывается генераторами электростанций, и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7-0,75.

В своем исследовании я буду затрагивать проблему повышения коэффициента активной мощности по средствам статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности (СТК) в кузнечном цехе. Данный компенсатор является наиболее подходящим для постоянно изменчивой на протяжении суток генерируемой реактивной мощности. Ведь вследствие изменчивости реактивной мощности изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются изменения реактивного тока, которые способствуют возникновению неприемлемых изменений амплитуды напряжения в узлах нагрузки и непосредственно у потребителя, что влияет на эффективность его работы. Указанные проблемы и решаются с помощью СТК.

По своему назначению СТК следует разделить на 2 группы:

· СТК, применяемые в электрических сетях энергосистем;

· СТК, применяемые в электрических сетях промышленных предприятий.

Применение статических компенсирующих устройств позволяет:

• существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;

• улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Статические тиристорные компенсаторы могут работать как на выдачу, так и на потребление реактивной мощности. Регулирование плавное, с высоким быстродействием. СТК в электрических сетях предназначены для оптимизации режимов работы с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества. При этом выполняется:

• регулирование напряжения по заданному закону;

• повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;

• ограничение коммутационных перенапряжений;

• симметрирование напряжения и др.

До этого речь шла о применении и возможностях СТК, теперь стоит сказать несколько слов о преимуществах этих установок по сравнению с традиционными компенсаторами - такими, как конденсаторные батареи и синхронные двигатели.

Преимущества:

• Возможность пофазного регулирования реактивной мощности для равномерности распределения нагрузки или напряжения;

• Минимальные затраты на эксплуатационное обслуживание, обусловленные отсутствием в СТК изнашиваемых и вращающихся частей, узлов с масляным охлаждением;

• Низкий уровень потерь - не более 1,0% при номинальной мощности;

• Высокая надежность и большой межремонтный ресурс;

• Отсутствие вращающихся механизмов.

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности на промышленных предприятиях применяются для повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения несимметрии напряжения и стабилизации напряжения.

Данные о применении СТК на машиностроительном заводе свидетельствуют <https://www.google.ru/search?hl=ru&newwindow=1&rlz=1C1CHTU_ruRU513RU513&biw=1241&bih=606&q=%D1%81%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D1%82%D0%B2%D1%83%D1%8E%D1%82&spell=1&sa=X&ei=-ItWUaL1GZHE4gS-1IF4&ved=0CCoQvwUoAA> об увеличении коэффициента мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, и о снижении колебаний напряжения питающей сети в 3 раза. В целом срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составил в среднем от 0,5 до 1 года.

Основной частью электроприемников рассматриваемого цеха являются индукционные нагреватели. Специфическая нелинейная нагрузка, характеристики которой меняются в ходе производственного процесса в зависимости от рабочей точки плавления, времени работы и типа сырья. При этом в питающую электросеть вносятся сильные возмущения, в результате чего в цепи питания возникают токовые гармоники 2-7-го порядков, а также субгармоники.

Субгармоники и изменчивость реактивной мощности вызывают колебания напряжения в сети (фликер). В особенности сильно сказывается влияние станка в снижении коэффициента мощности и падении напряжения, которое пропорционально коэффициенту мощности и квадрату напряжения.

Кроме того, асимметрия КЗ между электродами трех фаз ведет к возрастанию 3-фазного разбаланса. Совместное влияние гармоник, падения коэффициента мощности и фликера ведет к нарушению технологического процесса и снижению качества электроэнергии.

Быстрые тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно, в соответствии с запросами сети, вводить емкостную или индуктивную составляющую, регулируя таким образом напряжение в линии и поддерживая необходимый уровень генерации реактивной мощности.

Установка статических тиристорных компенсаторов в необходимых точках сети позволяет увеличить пропускную способность линий электропередачи, снизить потери, улучшить синусоидальность кривой напряжения в различных режимах работы.

В дополнение к этому статические тиристорные компенсаторы снижают колебания активной мощности, вызванные изменениями напряжения.

Произведем расчеты для выявления коэффициента активной нагрузки:

1) Расчет без компенсации реактивной мощности при расчетных активной и реактивной мощностях.

2) Расчет с компенсацией реактивной мощности при расчетных аналогичных мощностях.

Мы будем использовать четыре реальных тиристорных компенсатора реактивной мощности, установленных на машиностроительном заводе марки СТК напряжением 10кВ и мощностью 45 КВар с системой охлаждения «вода-воздух».

Исходя из приказа Минпромэнерго №49 от 22.02.07, предписывающего установить предельные значения коэффициентов реактивной мощности потребителей электроэнергии, мы видим, что в ходе расчетов мы максимально приблизились к значению cos(ф)=0,9 и не завысили коэффициент активной мощности до предельных значений представленных ниже.

Таблица 2.5 - Предельные значения коэффициента мощности

Напряжение	tgφ	cosφ
0,4 кВ	0,35	0,944
6-20 кВ	0,4	0,928
35 кВ	0,4	0,928
110 кВ	0,5	0,894

В ходе исследования подобраны подходящие СТК для своего кузнечного цеха.

.7 Схема внешнего электроснабжения

Электроснабжение завода осуществляется от подстанции энергосистемы по двум ВЛЭП напряжением 35 кВ. При наличии одного источника питания в целях резервирования принимается схема внешнего электроснабжения по двум радиальным линиям (ГПП с двумя трансформаторами связи).

ГПП размещается на территории предприятия в соответствии с расчетным центром электрических нагрузок. На стороне 10 (кВ) принимаем обходную систему шин секционированную вакуумным выключателем с устройством АВР.

Так как трансформаторы ГПП еще не выбраны, то потери мощности в них определяем следующим образом:

кВт;

кВар.

где - мощность компенсирующих устройств.

Полную расчётную мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП определяем как:

Мощность трансформаторов на ГПП определяем по формуле:

, (2.7.1)

где - полная расчётная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП;

=0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов ГПП [3, с. 37]

- число трансформаторов на ГПП.

Получаем

Полученное значение округляем до ближайшего большего стандартного значения и в соответствии с [3, табл. П.2.28] принимаем установку на ГПП двух трансформаторов типа ТДНС 16000/35.

С учетом того, что в нормальном режиме коэффициент загрузки трансформаторов ГПП принимается равным 0,7, в послеаварийном режиме любой из трансформаторов с учетом допустимой перегрузки (до 40 %) обеспечит полностью необходимую мощность завода, так как

Питающие линии выполняются проводом АС. Выбор сечения провода производим по экономической плотности тока:

А.

В аварийном режиме

А.

По таблице 3.12 [4] при Т_м= 3000 - 5000 часов для алюминиевых голых проводов принимаем экономическую плотность тока равной j_эк=1,1 А/мм².

Экономически целесообразное сечение проводов равно

(2.7.2)

Полученное сечение округляем до ближайшего стандартного сечения и принимаем в качестве ВЛЭП провода марки АС - 150. Допустимый длительный ток для выбранного сечения равен I_доп=340 А [6, табл. 1.3.29].

Выбранное сечение должно удовлетворять условию

где 1,3 - коэффициент допустимой перегрузки линии.

, условие выполняется.

Кроме этого, для выбранного сечения провода сделаем необходимые проверки:

а) по условиям коронирования проводов.

ЛЭП напряжением 35 кВ по условиям коронирования не проверяются;

б) по условиям механической прочности:

мм².

мм² мм², условие выполняется;

в) по допустимой потере напряжения:

, (2.7.3)

где - длина линии при полной нагрузке на 1 % потери напряжения, км;

- допустимая потеря напряжения, %, (, );

- коэффициент обратный коэффициенту загрузки линии;

- допустимая длина линии, км;- фактическая длина линии, км.

Принимаем [3, стр.90].

Тогда

км.

_доп=20,34 км > l=7 км

Таким образом, электроснабжение завода от подстанции энергосистемы напряжением 35 кВ, выполненным проводом АС - 150 на металлических опорах.

На ГПП установлены два трансформатора типа ТДНС - 16000/35.

.8 Схема внутризаводской сети 10 кВ

Распределительная сеть 10 кВ по территории завода по производству безалкогольных напитков выполняется трехжильными кабелями с алюминиевыми жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена с прокладкой в кабельных каналах.

Выбор сечений кабелей производим по экономической плотности тока. Выбранные сечения проверяем по допустимой нагрузке из условий нагрева в нормальном режиме и с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме. Полученное сечение округляем до ближайшего стандартного сечения.

Расчётным током линии для питания цеховых трансформаторов является их номинальный ток, независимо от фактической загрузки.

Экономически целесообразное сечение определяем из выражения:

, (2.8.1)

где - расчётный ток на один кабель, А;

- нормированное значение экономической плотности тока, А/мм². Для высоковольтных кабелей с алюминиевыми жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена при Т_м=(3000- 5000) часов принимаем А/мм² [4, табл. 3.35].

Выбор кабеля для линии Л-1 (ГПП - ТП-1)

А.

Экономически целесообразное сечение мм².

Так как ближайшее стандартное сечение не проходит проверку на термическую стойкость к токам КЗ, то принимаем F=95 мм²: I_доп=263 А [1, Таблица П.11.5].

При прокладке кабелей в каналах учитываем поправочный коэффициент [8, табл. 8.2.10], получаем А.

Проверка выбранного сечения:

1) в нормальном режиме:

.26А< 263 А;

94,46А< 263 А;

) в послеаварийном режиме:

Таким образом, выбранное сечение проходит по нормальному и послеаварийному режимам.

В качестве линии Л-1 принимаем кабель марки АПвП - 2(3х95).

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6

Таблица 2.6 - Выбор сечений кабельных линий распределительной сети 10 кВ

№	Номер линии	Назначение линии	Количество линий	Расчетная нагрузка на один кабель		длина линии l, км	Способ прокладки	Поправочный коэффициент прокладки кабеля	Марка и сечение кабеля, выбранного по условию допустимого нагрева S, мм²	Допустимая нагрузка на один кабель
				в нормальном режиме Iр, А	в послеаварийном режиме Iп/ав, А					в нормальном режиме I^/_доп, А	в аварийном режиме 1,3I^/_доп, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Л-1	ГПП-ТП1	2	94,46	188,93	0,275	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
2	Л-2	ГПП-ТП2	2	37,3	74,6	0,075	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
3	Л-3	ГПП-ТП3	2	92,48	184,97	0,33	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
4	Л-4	ГПП-ТП4	2	41,04	82,09	0,3	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
5	Л-5	ГПП-ТП5	2	36,4	72,8	0,075	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
6	Л-6	ГПП-ТП6	2	93,2	186,4	0,435	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
7	Л-7	ГПП-ТП7	2	36,4	72,83	0,26	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
8	Л-8	ГПП-ТП8	2	36,4	72,83	0,265	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
9	Л-9	ГПП-ТП9	2	37,4	74,92	0,17	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
10	Л-10	ГПП-ТП10	2	36,4	72,83	0,305	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5
11	Л-11	ГПП-РП6	2	38,79	77,58	0,46	Канал	1	АПвП-2(3´95)	263	302,5

2.9 Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В

Все электрические аппараты и токоведущие части электрических установок должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалось их разрушение при прохождении по ним наибольших возможных токов КЗ, в связи с чем возникает необходимость расчёта этих величин.

Расчёт токов КЗ ведётся в относительных единицах. Для этого все расчётные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности.

Величина базисного напряжения превышает номинальное на 5%. За базисную мощность принимают любое число кратное 10.

Для расчёта токов КЗ составляется расчётная схема - упрощенная однолинейная схема электроустановки, в которой учитывают все источники питания (п/ст энергосистемы, генераторы ТЭЦ), трансформаторы, воздушные и кабельные линии.

По расчётной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчётов токов КЗ.

Базисные сопротивления в относительных единицах определяются по следующим формулам:

1. сопротивление воздушных и кабельных линий

(2.9.1)

(2.9.2)

где и - соответственно активное и индуктивное сопротивление линии на один км длины, Ом/км;

- длина линии, км.

2. индуктивное сопротивление трансформатора

(2.9.3)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- номинальная мощность трансформатора, мВА.

Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий обычно учитываются только индуктивные сопротивления. При значительной протяжённости сети (кабельной и воздушной) учитываются также их активные сопротивления. Считается целесообразно учитывать активное сопротивление, если соотношение между суммарными активными и реактивными сопротивлениями до места КЗ следующие: >/3.

Действующее значение установившегося тока КЗ:

(2.9.4)

- базисный ток; (2.9.5)

Полное сопротивление от источника питания до точки КЗ, выраженное в относительных единицах и приведенное к базисной мощности (если активное сопротивление не учитывается, то .

(2.9.6)

Ударный ток КЗ:

(2.9.7)

где - ударный коэффициент.

По величине проверяют электрические аппараты и токоведущие части на термическую устойчивость. По величине проверяются аппараты на динамическую устойчивость.

Для расчёта токов КЗ принимаем базисные величины:

Согласно [3, стр.44] используя стандартный ряд базисных напряжений, принимаем (кВ), (кВ).

За базисную мощность, согласно [3, стр.44] принимаем (мВА).

Принимаем, что мощность источника электроэнергии (энергосистемы) и соответственно индуктивное сопротивление

Для расчёта токов КЗ принимаем базисные величины:

0МВА;

кВ,

кВ;

кА;

кА.

Считаем, что мощность системы , соответственно индуктивное сопротивление системы .

Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий обычно учитываются только индуктивные сопротивления.

Базисные сопротивления в относительных единицах определяются по следующим формулам:

для воздушной линии:

(2.9.8)

(2.9.9)

где х₀=0,358 Ом.

;

где r₀=0,21 Ом/км.

для трансформатора:

(2.9.10)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

;

для кабельной линии:

(2.9.11)

где х₀ - индуктивное сопротивление линии на один км длины, Ом/км,

х₀=0,12Ом/км для сечения жилы - 95 мм². [1, табл. 8.2.13]

- длина линии, км.

(2.9.12)

где r₀ - активное сопротивление линии на один км длины, Ом/км, ₀=0,329 Ом/км для сечения жилы - 95мм². [1, табл. 8.2.13] - длина линии, км.

;

Рассмотрим точку К₁:

Сопротивление короткого замыкания:

так как > то нужно учитывать активное сопротивление воздушной линии.

Сопротивление короткого замыкания:

(2.9.13)

;

Тогда действующее значение тока КЗ:

(2.9.14)

Ударный ток:

(2.9.15)

где - ударный коэффициент,

Мощность короткого замыкания:

Рассмотрим точку К₂:

Сопротивление короткого замыкания:

Тогда действующее значение тока КЗ:

Ударный ток:

где - ударный коэффициент

Мощность короткого замыкания:

Рассмотрим точку К₃:

Сопротивление короткого замыкания:

Тогда действующее значение тока КЗ:

Ударный ток:

где - ударный коэффициент, в цепи без учета активного сопротивления

Мощность короткого замыкания:

Термически стойкое сечение:

(2.9.17)

где - тепловой импульс тока КЗ, А² с;

- постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ, принимаем равной 0,05 с;

- время действия основной защиты, с;

- полное время отключения выключателя, с;

- коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника:

Для выключателя типа ВБПЭ - 10 полное время отключения =0,055 с

Время действия основной защиты =0,01 с [9, с. 206].

Проверяем линию ГПП - ТП1:

(2.9.18)

Полученное значение минимального сечения показывает, что выбранный кабель, для данного участка распределительной сети АПвП - 2(3×95) проходит проверку на термическую стойкость при КЗ в начале линии.

.10 Выбор высоковольтного оборудования

Выбор высоковольтного выключателя, выбираем ВБПЭ-10-31,5/630У3

Проверяем выключатель по следующим условиям:

) Номинальное напряжение:

) Номинальный ток:

) Отключающая способность:

) Электродинамическая стойкость:

) Термическая стойкость:

Выбор трансформаторов тока.

Выбираем ТЛШ 10- У3(1000/5)

Проверяем трансформатор тока по следующим условиям:

) Номинальное напряжение:

) Номинальный ток:

) Электродинамическая стойкость:

) Термическая стойкость:

Общее сопротивление приборов определяется по выражению:

Сопротивление контактов r_к = 0,1Ом при общем числе приборов более трех; _2ном = 0,8Ом.

Допустимое сопротивление проводов:

Длина проводов l_расч = - расчетная длина соединительных проводов при включении трансформаторов тока и приборов в неполную звезду, м - длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец), [2,стр. 375].

Определяем сечение проводов:

мм²;

- удельное сопротивление материала проводника - алюминий.

По условию прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил - 4 мм².

Трансформатор напряжения (TV)

Выбираем ЗНОЛ.09

Проверяем трансформатор напряжения по следующим условиям:

) Номинальное напряжение:

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения:

Три трансформатора напряжения, соединенных в звезду, имеют мощность , что больше . Таким образом, трансформаторы напряжения будут работать нормально в выбранном классе точности 0,5.

Таблица 2.7 - Выбор измерительных приборов

Прибор	Тип	S одной обмотки ВА	Число обмоток	cosφ	sinφ	Число приборов*	Общая потребляемая мощность
							P, Вт	Q, ВАр
Вольтметр (сборные шины)	Э-335	2	1	1	0	1	2	-

.11 Электроснабжение кузнечного цеха

Электроснабжение цеха выполняется в следующей последовательности.

1. Приёмники цеха распределяются по пунктам питания (силовым распределительным шкафам), выбирается схема и способ прокладки питающей сети цеха (от ТП до пунктов питания). Принятая схема (радиальная, магистральная, смешанная) питающей сети должна обеспечивать требуемую надёжность питания приёмников и требуемую по технологическим условиям гибкость и универсальность сети в отношении присоединения новых приёмников и перемещения приёмников по площади цеха. Выбор способа прокладки питающей сети производится с учётом характера окружающей среды и возможных условий места прокладки. Исполнение силовых распределительных пунктов и шинопроводов должно также соответствовать характеру окружающей среды.

2. Определяются расчётные электрические нагрузки по пунктам питания цеха.

. Производится выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке из условия нагрева и проверка их по потере напряжения.

. Для участка цеховой сети (от вводного автомата на подстанции до самого мощного электроприёмника) строится карта селективности действия аппаратов защиты.

. Производится расчёт питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонений напряжения для цепочки линий от шин ГПП до зажимов одного наиболее мощного электроприёмника для режимов максимальной, минимальной и послеаварийной нагрузок.

. Производится расчёт токов короткого замыкания для участка цеховой сети от ТП до наиболее мощного электроприёмника цеха. Полученные данные наносятся на карту селективности действия аппаратов защиты.

2.11.1 Распределение приёмников по пунктам питания

Распределение электроприёмников по пунктам питания осуществляется путём подключения группы электроприёмников к соответствующему распределительному пункту ПР. Так как ПР бывают различных типов и имеют определённое число присоединений (до 12), то для каждого электроприёмника.

Необходимо выбрать автоматический выключатель, а затем, зная тип автоматического выключателя, подключить его к соответствующему ПР. Кроме того, для каждого ПР необходимо выбрать защитный аппарат.

2.12 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей в сети до 1000 В

Выбор и проверка комплектных шинонроводов

Магистральные и распределительные шиноироводы, применяемые в цеховых сетях для передачи и распределения электроэнергии, выбираются таким образом, чтобы номинальный ток шинопровода I_н был не менее расчетного тока:

где I_н - номинальный ток шинопровода, А.

Если ШРА подключается не в начале, то он выбирается по расчетному току наиболее загруженного плеча от точки присоединения питающей линии до конца шинопровода. При этом считается, что ШРА имеет по всей длине равномерно распределенную нагрузку. Следовательно, наиболее загруженным является плечо с большей длиной. Предварительно вычисляется ток нагрузки на 1 м шинопровода по выражению:

где S_рш- расчетная мощность ШРА, кВА;

l_ш- длина ШРА, м.

Расчетный ток, по которому выбираем шинопровод, в случае подключения в произвольной точке:

Для оценки уровня напряжения, подводимого к ЭП, запитанным от шинонроводов, необходимо учитывать потери напряжения в шинопроводе.

Потери напряжения в шинопроводе определяют по формуле:

где r₀, x₀ - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления шинонроводов, Ом/км;

cosφ_cp- средневзвешенный коэффициент нагрузки шинопровода; _H- номинальное напряжение сети, В; _р, - ток расчётный i-той нагрузки, A; _i - длина шинопровода от ввода до точки подключения i-той нагрузки, км.

Выбираем ШРА-73 на 400 А

Таблица 2.8. Расчетные данные

Номер ЭП на плане	I_i	L_i, км	S_pi	L_i*I_i	cosφ	sinφ
Правое плечо
35	20,84	0,0089	13,7	0,185	1	0
20	27,95	0,0082	18,37	0,229	0,88	0,46
21	87,99	0,0066	57,85	0,580	0,92	0,37
22	95,1	0,0038	62,52	0,361	0,92	0,37
36	115,94	0,0029	76,22	0,336	0,92	0,39
29	168,05	0,0022	110,48	0,369	0,9	0,4
23	175,16	0,0012	115,15	0,210	0,9	0,4
24	235,2	0,0006	154,62	0,141	0,9	0,39
Левое плечо
30	272,26	0,001	178,98	0,27	0,89	0,44
25	220,16	0,0022	144,73	0,484	0,9	0,43
37	213,05	0,00286	140,06	0,609	0,9	0,43
31	192,21	0,0036	126,35	0,692	0,9	0,43
26	140,1	0,0058	92,10	0,812	0,9	0,4
32	132,99	0,007	87,43	0,931	0,9	0,4
27	80,88	0,0084	53,17	0,679	0,93	0,36
38	20,84	0,0089	13,7	0,185	1	0

Потери напряжения в шинопроводе:

ΔU_ш=0, 51%

Выбор аппаратов защиты цеховой сети:

Пример расчета выбора автоматического выключателя для ЭП №1

механизированный осветлитель:

Условия выбора автоматических выключателей:

1. ;

3. - для группы ЭД в количестве до 5 шт. (вкл).;

- для группы ЭД больше 5 шт.,

где - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

- номинальный ток срабатывания уставки в зоне КЗ.

Пример выбора автоматического выключателя для мостового крана ПВ=40 % (ПР-1):

Номинальный ток определяем по формуле

где - номинальная мощность, кВт;

- номинальное напряжение, кВ;

- номинальный коэффициент мощности; - КПД.

Получаем

(2.12.2)

для механизмов с асинхронным двигателем

где - пусковой ток [2, с. 24].

Намечаем к установке автомат серии ВА51-33

;

Окончательно выбираем автомат ВА51-33 с параметрами:

Выбор автоматических выключателей для остальных электроприемников сведем в табл. 2.9.

Таблица 2.9 - Защитные аппараты для электроприёмников цеха

№ по плану цеха	Наименование производственного механизма	Р_ном	I_ном	1,5Iпуск	Тип выключателя
		кВт	А	А
ПР1
7,9,10,12	Пресс кривошипный горячештамповочный	55	151,4	1135,7	ВА51-33	160	1600
5	Кран мостовой ПВ=40 %	12	42,9	322,06	ВА13-29	63	378
ПР2
16,17	Обдирочно-шлифовальный	22	14,32	71,58	ВА13−25	16	112
18	Сверлильный станок	4	7,15	35,79	ВА13−25	16	112
19	Токарно-винторезный	9,78	35	175,02	ВА13−29	40	480
33,34	Резьбонарезной автомат	2,2	7,87	39,37	ВА13−25	16	112
28	Кран мостовой ПВ=40 %	18,97	42,94	214,7	ВА13−29	50	378

По данным табл. 2.10 согласно [1, Таблица П.10.1] примем тип распределительных шкафов.

Таблица 2.10 - Распределительные шкафы цеха

№ шкафа	Тип шкафа	Число отходящих линий
ПР-1	ПР8804	5
ШРА	ШРА-73	16
ПР-2	ПР8804	9

Выберем автоматические выключатели для защиты линий, питающих распределительные шкафы цеха.

Условия выбора автоматических выключателей:

1) ; (2.12.2)

) , (2.12.3)

где - номинальный ток расцепителя автомата;

- длительно протекающий в линии ток;

- уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ;

- максимальный кратковременный ток линии;

,25 - учитывает разброс срабатываний автомата по току.

Пример выбора автоматического выключателя для защиты ПР-1:

Максимальный кратковременный ток линии равен пиковому току шкафа , который определяем по формуле

где , , - соответственно наибольший из пусковых токов двигателей в группе по паспортным данным, его номинальный (приведенный к ПВ=100%) ток и коэффициент использования;

- расчетный ток нагрузки всей группы электроприемников.

Получаем

Условия для выбора автоматического выключателя:

;

По каталогу предприятия принимаем автоматический выключатель типа ВА51-29 с номинальным током расцепителя .

Уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ .

Результаты выбора автоматических выключателей для защиты распределительных шкафов приведены в табл. 2.11

Таблица 2.11 - Аппараты защиты для силовых распределительных шкафов

№ шкафа

Тип автоматического. выключателя

ПР1

221,85

1405,77

1757,22

ВА57−35

250

2000

ПР2

79,33

289,74

362,17

ВА51−31

600

ШРА

506,87

1226,14

1532,68

ВА51−39

630

2520

;

По каталогу производителя принимаем автоматический выключатель типа ВА75-47 с номинальным током расцепителя .

Уставка по току срабатывания расцепителя в зоне КЗ

2.13 Выбор сечений линий питающей сети цеха

Выбор сечений проводников питающей сети цеха будем производить из условий допустимой нагрузки и допустимой потери напряжения.

Выбор сечения проводника по условию допустимого нагрева при длительном протекании расчетного тока нагрузки I_м определяется из условия

(2.13.1)

Кроме того, сечение проводника должно быть согласовано с аппаратом защиты этого проводника по условию

, (2.13.2)

где - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

- коэффициент защиты или кратность защиты;

- номинальный ток или ток уставки срабатывания защитного аппарата, А.

Проверка выбранного сечения проводника по допустимой потере напряжения выполняется из условия

, (2.13.3)

Пример расчетов для линии к ПР1:

где при способе прокладки кабеля - в каналах., k=0,87- температурный коэффициент, для t=35^оC.

где ,

По табл. 2.10 [11] выбираем сечение кабеля, удовлетворяющее обоим условиям. Принимаем кабель марки АВВГ- (4х120): .

Проверяем выбранное сечение по условиям допустимой потери напряжения:

2.14 Выбор сечений распределительной сети цеха

Условия выбора сечений проводников для электроприемников:

1) (2.14.1)

) (2.14.2)

Для проводов, проложенных в кабель-канале, .

Значения номинальных токов электроприемников приведены в таблица 2.12

Таблица 2.12- Выбор сечения проводников и защитных аппаратов

Приёмник				Ответвление к ЭП
№	Наименование электроприёмника	Рн, кВт	Iн, А	Сечение Марки АВВг, мм²	Способ прокл.
1	Пресс кривошипный горячештамповочный	55	151,4	1(4х70)	В канале
2	Кран мостовой ПВ=40 %	12	42,94	1(4х16)
3	Обдирочно-шлифовальный	4	14,32	1(4х4)
4	Сверлильный станок	1,5	7,16	1(4х4)
5	Токарно-винторезный	9,78	35	1(4х10)
6	Резьбонарезной автомат	2,2	7,87	1(4х4)
7	Кран мостовой ПВ=40 %	12	42,9	1(4х10)
8	Пресс фрикционный	7,5	20,6	1(4х4)
9	Пресс кривошипный холодного выдавливания	55	151,43	1(4х70)

Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения и построение эпюры отклонений напряжения выполняем для цепочки линий от шин ГПП до зажимов наиболее отдалённого и мощного электроприемника (кузнечного индукционного нагревателя).

Расчет потерь напряжений в различных элементах выбранной цепочки производим по нижеприведенным формулам.

Для трансформатора

(2.15.1)

где - фактический коэффициент загрузки трансформатора;

- фактическая нагрузка одного трансформатора, кВА;

- номинальная мощность цехового трансформатора, кВА;

- активная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

- потери активной мощности при КЗ, кВт;

- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания цехового трансформатора, %;

- напряжение короткого замыкания, %;

и - коэффициент мощности вторичной нагрузки трансформатора и соответствующий ему.

Для линии

, (2.15.2)

где Р и Q - соответственно величины активной и реактивной мощностей, передаваемых по расчетному участку в рассматриваемом режиме, кВт и кВар; и X - активное и индуктивное сопротивления данного участка сети, Ом; U_i- напряжение на данном участке сети (в начале участка), кВ. Расчет для максимального режима нагрузок Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4(ТП-1 - ЭП ):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий здесь и в дальнейшем принимаем согласно [7, табл. 6.13].

Или

Отклонения напряжения:

Согласно [6], для силовых сетей отклонения напряжения от номинального должны составлять не более . В данном случае условие выполняется.

Расчет для минимального режима нагрузок:

Для определения потоков мощностей для минимального режима воспользуемся характерным суточным графиком активной и реактивной нагрузок [7, рис. 1.1,з].

Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4 (ТП-1 - ЭП):

Или

Отклонения напряжения:

Расчет для послеаварийного режима нагрузки:

В качестве аварийного режима рассмотрим выход из строя одного из трансформатора в цеховой подстанции.

Для аварийного режима нагрузок принимаем определенные значения Pmin и Qmin и рассчитываем аналогично максимальному режиму. Так как допустимая перегрузка трансформатора - 40%, то:

Участок 1-2(ГПП - ТП-1):

Удельные активное и реактивное сопротивления линий принимаем согласно [10, табл. 8.2.13, 8.2.15].

Или

Участок 2-3(ТСЗ-1600/10):

Потери мощности в трансформаторе:

Участок 3-4(ТП-1 - ЭП ):

Или

Отклонения напряжения:

2.16 Расчёт токов короткого замыкания в сети до 1000 В

Расчет токов КЗ проводим для участка цеховой сети от ТП-7 до наиболее мощного электроприемника цеха (№50). Полученные данные наносим на карту селективности действия аппаратов защиты.

Расчёт токов КЗ в сети до 1000 В имеет следующие особенности:

1) принимаем мощность системы , что правомерно при , т.е. напряжение на шинах подстанции считается неизменным при КЗ в сети до 1000 В;

2) при расчёте учитываются активные и реактивные сопротивления до точки КЗ всех элементов сети: силового трансформатора, сопротивление токовой катушки автоматического выключателя и переходное сопротивление контактов, сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока, сопротивление проводов и кабелей;

3) расчёт ведётся в именованных единицах, напряжение принимается на 5% выше номинального напряжения сети. Принимаем U_с = 400В.

Сопротивление катушек максимального тока и неподвижных контактов включателей:

Сопротивление вводного выключателя ВА75-47 не учитываем, так как оно незначительно.

ВА74-40:

Сопротивление сборных шин ТП-1:

Сопротивление трансформатора тока с коэффициентом трансформации 600/5:

Расчёт токов КЗ для точки К1:

Активное сопротивление трансформатора:

Реактивное сопротивление трансформатора:

Суммарное полное сопротивление до точки КЗ:

Действующее значение тока КЗ:

Ударный ток КЗ:

где k_у- ударный коэффициент [5, рис. 2.22].

Расчёт токов КЗ для точки К2:

;

Суммарное полное сопротивление до точки К2:

Действующее значение тока КЗ:

;

Ударный ток КЗ:

где k_у- ударный коэффициент [5, рис. 2.22].

2.17 Построение карты селективности действия аппаратов защиты для участка цеховой сети

Карту селективности строим для участка цеховой сети от вводного автомата на подстанции ТП-1 до самого мощного электроприемника (сварочный агрегат).

Таблица 2.13 - Данные для построения карты селективности действия аппаратов защиты

	ТП-1	Кузнечный индукционный нагреватель(2500 Гц)

Длительный ток, А	2433,8	391,47
Критический ток, А	5283,17	-
Значение тока КЗ в соотв. точках, кА	13,67	8,83

Так как невозможно посчитать пиковый ток для ТП-1 примем, что критический ток равен максимальному расчетному в послеаварийном режиме.

Защитные характеристики автоматических выключателей, которые необходимо использовать для построения карты селективности действия аппаратов защиты, приведены в [3, с. 87].

- Номинальный ток кузнечного индукционного нагревателя;

- Расчетный ток ТП-1;

- Пиковый ток ТП-1;

- Ток короткого замыкания в точке К2;

- Ток короткого замыкания в точке К1;

- Защитная характеристика автоматического выключателя ВА74-40;

- Защитная характеристика автоматического выключателя ВА75-47

3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение

Введение

Целью данного раздела является проектирование и создание конкурентоспособных разработок, технологий, отвечающих современным требованиям в области ресурсоэффективности и ресурсосбережения.

Достижение цели обеспечивается решением задач:

· планирование научно-исследовательских работ;

· определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.

.1 Планирование научно-исследовательских работ

.1.1 Структура работ в рамках научного исследования

Планирование комплекса предполагаемых работ осуществляется в следующем порядке:

- определение структуры работ в рамках научного исследования;

- определение участников каждой работы;

установление продолжительности работ;

построение графика проведения научных исследований.

Для выполнения научных исследований формируется рабочая группа, в состав которой могут входить научные сотрудники и преподаватели, инженеры, техники и лаборанты, численность групп может варьироваться. По каждому виду запланированных работ устанавливается соответствующая должность исполнителей.

В данном разделе необходимо составить перечень этапов и работ в рамках проведения научного исследования, провести распределение исполнителей по видам работ. Примерный порядок составления этапов и работ, распределение исполнителей по данным видам работ приведен в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Перечень этапов, работ и распределение исполнителей

Основные этапы	№ раб	Содержание работ	Должность исполнителя
Разработка технического задания	1	Составление и утверждение технического задания	Научный руководитель
Выбор направления исследований	2	Подбор и изучение материалов по теме	Инженер
	3	Выбор направления исследований	Руководитель, инженер
	4	Календарное планирование работ по теме	Научный руководитель
Теоретические исследования	5	Проведение теоретических расчетов и обоснований	Инженер
Обобщение и оценка результатов	6	Оценка эффективности полученных результатов	Инженер совместно с научным руководителем
Оформление отчета но НИР	7	Составление пояснительной записки (эксплуатационно-технической документации)	Инженер
	8	Публикация полученных результатов	Научный руководитель

.1.2 Определение трудоемкости выполнения работ

Трудовые затраты в большинстве случаях образуют основную часть стоимости разработки, поэтому важным моментом является определение трудоемкости работ каждого из участников научного исследования.

Трудоемкость выполнения научного исследования оценивается экспертным путем в человеко-днях и носит вероятностный характер, т.к. зависит от множества трудно учитываемых факторов. Для определения ожидаемого (среднего) значения трудоемкости используется следующая формула:

,(1)

где - ожидаемая трудоемкость выполнения i-ой работы чел.-дн.;

- минимально возможная трудоемкость выполнения заданной i-ой работы (оптимистическая оценка: в предположении наиболее благоприятного стечения обстоятельств), чел.-дн.;

- максимально возможная трудоемкость выполнения заданной i-ой работы (пессимистическая оценка: в предположении наиболее неблагоприятного стечения обстоятельств), чел.-дн.

Исходя из ожидаемой трудоемкости работ, определяется продолжительность каждой работы в рабочих днях Т_р, учитывающая параллельность выполнения работ несколькими исполнителями. Такое вычисление необходимо для обоснованного расчета заработной платы, так как удельный вес зарплаты в общей сметной стоимости научных исследований составляет около 65 %.

, (2)

где - продолжительность одной работы, раб. дн.;

- ожидаемая трудоемкость выполнения одной работы, чел.-дн.

- численность исполнителей, выполняющих одновременно одну и ту же работу на данном этапе, чел.

3.2.Разработка графика проведения научного исследования

При выполнении дипломных работ студенты в основном становятся участниками сравнительно небольших по объему научных тем. Поэтому наиболее удобным и наглядным является построение ленточного графика проведения научных работ в форме диаграммы Ганта.

Диаграмма Ганта - горизонтальный ленточный график, на котором работы по теме представляются протяженными во времени отрезками, характеризующимися датами начала и окончания выполнения данных работ.

Для удобства построения графика, длительность каждого из этапов работ из рабочих дней следует перевести в календарные дни. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

, (3)

где Т_кi- продолжительность выполнения i-й работы в календарных днях;

Т_рi - продолжительность выполнения i-й работы в рабочих днях;

k_кал- коэффициент календарности.

Коэффициент календарности определяется по следующей формуле:

, (4)

где - количество календарных дней в году;

- количество выходных дней в году;

- количество праздничных дней в году.

Рассчитанные значения в календарных днях по каждой работе необходимо округлить до целого числа.

Итого длительность работ в календарных днях при использовании

· Первого варианта- 54,5 календарных дней.

· Второго варианта- 69,9 календарных дней.

Примечание: Варианты исполнения выбраны из раздела 2.

Итого длительность работ в календарных днях при использовании

· Первого варианта- 54,5 календарных дней.

· Второго варианта- 69,9 календарных дней.

· Третьего варианта- 45,3 календарных дней.

График строится для максимального по длительности исполнения работ в рамках научно-исследовательского проекта на основе табл. 8 с разбивкой по месяцам и декадам (10 дней) за период времени дипломирования. При этом работы на графике следует выделить различной штриховкой в зависимости от исполнителей, ответственных за ту или иную работу.

.3Бюджет научно-технического исследования (НТИ)

.3.1 Расчет материальных затрат НТИ

При планировании бюджета НТИ должно быть обеспечено полное и достоверное отражение всех видов расходов, связанных с его выполнением. В процессе формирования бюджета НТИ используется следующая группировка затрат по статьям:

· материальные затраты НТИ;

· затраты на специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ;

· основная заработная плата исполнителей темы;

· дополнительная заработная плата исполнителей темы;

· отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления);

· затраты научные и производственные командировки;

· контрагентные расходы;

· накладные расходы.

Данная статья включает стоимость всех материалов, используемых при разработке проекта:

Расчет материальных затрат осуществляется по следующей формуле:

, (5)

где m - количество видов материальных ресурсов, потребляемых при выполнении научного исследования;_расхi - количество материальных ресурсов i-го вида, планируемых к использованию при выполнении научного исследования (шт., кг, м, м² и т.д.);

Ц_i - цена приобретения единицы i-го вида потребляемых материальных ресурсов (руб./шт., руб./кг, руб./м, руб./м² и т.д.);_Т- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы.

Значения цен на материальные ресурсы могут быть установлены по данным, размещенным на соответствующих сайтах в Интернете предприятиями-изготовителями (либо организациями-поставщиками).

Величина коэффициента (k_Т), отражающего соотношение затрат по доставке материальных ресурсов и цен на их приобретение, зависит отусловий договоров поставки, видов материальных ресурсов, территориальной удаленности поставщиков и т.д. Транспортные расходы принимаются в пределах 15-25% от стоимости материалов.

3.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы

В настоящую статью включается основная заработная плата научных и инженерно-технических работников, рабочих макетных мастерских и опытных производств, непосредственно участвующих в выполнении работ по данной теме. Величина расходов по заработной плате определяется исходя из трудоемкости выполняемых работ и действующей системы окладов и тарифных ставок. В состав основной заработной платы включается премия, выплачиваемая ежемесячно из фонда заработной платы в размере 20 -30 % от тарифа или оклада.

Статья включает основную заработную плату работников, непосредственно занятых выполнением НТИ, (включая премии, доплаты) и дополнительную заработную плату [13]:

, (6)

где З_осн - основная заработная плата;

З_доп - дополнительная заработная плата (12-20 % от З_осн).

Среднедневная заработная плата рассчитывается по формуле [13]:

, (7)

где З_м - месячный должностной оклад работника, руб.;

М - количество месяцев работы без отпуска в течение года: _д - действительный годовой фонд рабочего времени научно-технического персонала, раб.дн.

Месячный должностной оклад работника [13]:

, (8)

где З_тс - заработная плата по тарифной ставке, руб.;_пр - премиальный коэффициент, равный 0,3 (т.е. 30% от З_тс);_д - коэффициент доплат и надбавок составляет примерно 0,2 - 0,5 (в НИИ и на промышленных предприятиях - за расширение сфер обслуживания, за профессиональное мастерство, за вредные условия: 15-20 % от З_тс);_р - районный коэффициент, равный 1,3 (для Томска).

Тарифная заработная плата З_тc находится из произведения тарифной ставки работника 1-го разряда T_ci = 600 руб. на тарифный коэффициент k_т и учитывается по единой для бюджетных организации тарифной сетке. Для предприятий, не относящихся к бюджетной сфере, тарифная заработная плата (оклад) рассчитывается по тарифной сетке, принятой на данном предприятии. Основная заработная плата руководителя(от ТПУ) рассчитывается на основании отраслевой оплаты труда. Отраслевая система оплаты труда в ТПУ предполагает следующий состав заработной платы:

) оклад - определяется предприятием. В ТПУ оклады распределены в соответствии с занимаемыми должностями, например, ассистент, ст. преподаватель, доцент, профессор (см. «Положение об оплате труда», приведенное на интернет-странице Планово-финансового отдела ТПУ).

) стимулирующие выплаты - устанавливаются руководителем подразделений за эффективный труд, выполнение дополнительных обязанностей и т.д.

) иные выплаты; районный коэффициент.

.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы

Затраты по дополнительной заработной плате исполнителей темы учитывают величину предусмотренных Трудовым кодексом РФ доплат за отклонение от нормальных условий труда, а также выплат, связанных с обеспечением гарантий и компенсаций (при исполнении государственных и общественных обязанностей, при совмещении работы с обучением, при предоставлении ежегодного оплачиваемого отпуска и т.д.).

Расчет дополнительной заработной платы ведется по следующей формуле:

(9)

где k_доп - коэффициент дополнительной заработной платы (на стадии проектирования принимается равным 0,12 - 0,15).

Расчет дополнительной заработной платы приведен в таблице 3.8.

.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)

В данной статье расходов отражаются обязательные отчисления по установленным законодательством Российской Федерации нормам органам государственного социального страхования (ФСС), пенсионного фонда (ПФ) и медицинского страхования (ФФОМС) от затрат на оплату труда работников.

Величина отчислений во внебюджетные фонды определяется исходя из следующей формулы:

, (10)

где k_внеб - коэффициент отчислений на уплату во внебюджетные фонды (пенсионный фонд, фонд обязательного медицинского страхования и пр.).

На 2014 г. в соответствии с Федерального закона от 24.07.2009 №212-ФЗ установлен размер страховых взносов равный 30%. На основании пункта

ст.58 закона №212-ФЗ для учреждений осуществляющих образовательную и научную деятельность в 2014 году водится пониженная ставка - 27,1%.

Величину коэффициента накладных расходов можно взять в размере 16%.

.3.5 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта

Рассчитанная величина затрат научно-исследовательской работы (темы) является основой для формирования бюджета затрат проекта, который при формировании договора с заказчиком защищается научной организацией вкачестве нижнего предела затрат на разработку научно-технической продукции.

.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования

Определение эффективности происходит на основе расчета интегрального показателя эффективности научного исследования. Его нахождение связано с определением двух средневзвешенных величин: финансовой эффективности и ресурсоэффективности.

Интегральный показатель финансовой эффективности научного исследования получают в ходе оценки бюджета затрат трех (или более) вариантов исполнения научного исследования (см. табл. 16). Для этого наибольший интегральный показатель реализации технической задачи принимается за базу расчета (как знаменатель), с которым соотносится финансовые значения по всем вариантам исполнения.

Интегральный финансовый показатель разработки определяется как:

, (12)

где - интегральный финансовый показатель разработки;

Ф_рi - стоимость i-го варианта исполнения;

Ф_max - максимальная стоимость исполнения научно-исследовательского проекта (в т.ч. аналоги).

Полученная величина интегрального финансового показателя разработки отражает соответствующее численное увеличение бюджета затрат разработки в разах (значение больше единицы), либо соответствующее численное удешевление стоимости разработки в разах (значение меньше единицы, но больше нуля).

Интегральный показатель ресурсоэффективности вариантов исполнения объекта исследования можно определить следующим образом [13]:

, (13)

где - интегральный показатель ресурсоэффективности для i-го варианта исполнения разработки;

- весовой коэффициент i-го варианта исполнения разработки;

, - бальная оценка i-го варианта исполнения разработки, устанавливается экспертным путем по выбранной шкале оценивания; - число параметров сравнения.

Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения разработки () определяется на основании интегрального показателя ресурсоэффективности и интегрального финансового показателя по формуле:

, и т.д. (14)

Сравнение интегрального показателя эффективности вариантов исполнения разработки позволит определить сравнительную эффективность проекта и выбрать наиболее целесообразный вариант из предложенных. Сравнительная эффективность проекта (Э_ср):

(15)

Сравнение значений интегральных показателей эффективности позволяет понять и выбрать более эффективный вариант решения поставленной в бакалаврской работе технической задачи с позиции финансовой и ресурсной эффективности.

4. Социальная ответственность

Введение

Безопасность жизнедеятельности представляет собой систему законодательных актов и соответствующих им социально - экономических, технических, гигиенических, организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Целью данного раздела является оценка условий труда, анализ вредных и опасных факторов, воздействующих на работника, разработка мер защиты от них, также рассмотрение вопросов техники безопасности, пожарной профилактики и охраны окружающей среды при работе в кузнечном цехе машиностроительного завода.

.1 Описание рабочей зоны

Процесс производства включает в себя работу с индукционными нагревателями, станками и транспортными средствами. Для осуществления технологического процесса предусмотрено 37 единиц соответствующего оборудования.

Работа персонала возможна в условиях воздействия ряда неблагоприятных для здоровья факторов, обФусловленных состоянием помещений и характером производства. Исходя из этого, обязательным является соблюдение санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН-245-7.

.2 Анализ опасных и вредных факторов

При работе приборного завода имеются опасные и вредные производственные факторы.

К вредным производственным факторам относятся факторы, воздействие которых на персонал приводят к профессиональным заболеваниям. К ним относятся: вредные вещества, повышенный шум и вибрации, освещенность.

К опасным производственным факторам относятся факторы, воздействие которых на персонал приводят к травме.

Опасными производственными факторами на производстве являются: поражения человека электрическим током, механические травмы, пожары, взрывы.

.3 Производственная санитария

Производственная санитария - система организационных и технических мероприятий предотвращающих или снижающих воздействие вредных производственных факторов на персонал.

В цехах должны быть предусмотрены гардеробные, душевые, помещения для отдыха, оздоровительные кабинеты для рабочих завода.

.3.1 Воздух рабочей зоны

На предприятии большое внимание должно уделяться качеству воздуха в производственных помещениях.

Нормируемые параметры качества воздуха приведены в таблице 2 (СанПиН 2.2.4.548-96).

При оценке допустимых значений температуры и влажности воздуха учитывается категория тяжести работ. По степени физической тяжести работа в кузнечном цехе относится к категории средней тяжести IIб.

В кузнечных цехах метеорологические условия создаются путем естественной аэрации с дополнением искусственной вентиляции, если это потребуется. Искусственная вентиляция производственных помещений применяется при избытке явного тепла и задымленности рабочей зоны, которые не могут быть устранены путем естественной аэрации.

.3.2 Защита от шума и вибрации

Одним из вредных производственных факторов является шум. Повышение звукового давления негативно влияет на орган слуха. Для измерения громкости (в децибелах Дб) может быть использован двушкальный шумомер. В цехе допускается громкость около 100 Дб. Громкость выше 140 Дб может вызвать болевой эффект.

В качестве защиты от шума и звука следует применять нормирование; некоторые технические тонкости, звукоизоляцию, звукопоглощение, специальные глушители аэродинамического шума, средства индивидуальной защиты (наушники, беруши, противошумные каски, специальная противошумная одежда).

Всё оборудование, являющееся источником вибраций, должно быть установлено на виброопорах.

.3.3 Освещение

Рациональное освещение имеет большое значение в процессе работы завода.

Оценка освещенности рабочей зоны необходима для обеспечения нормированных условий работы в помещениях и проводиться в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.

Правильно спроектированное и выполненное освещение на предприятии, обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

Наилучшим видом освещения является дневное, солнечное. Поэтому в соответствии с СП все цеха завода имеют естественное освещение. Но дневной свет не может обеспечить нужное освещение в течении всего рабочего дня, а так же зависит от погодных условий.

Поэтому цеха завода обеспечиваются естественным и искусственным освещением. В качестве источников искусственного освещения применяются люминесцентные лампы.

.4 Электробезопасность

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

В соответствии с требованиями ПУЭ и ГОСТ 12.1.019-79 для защиты персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования предусмотрены следующие основные технические меры:

ограждение токоведущих частей;

применение блокировок электрических аппаратов;

установка в РУ заземляющих разъединителей;

устройство защитного отключения электроустановок;

заземление или зануление электроустановок;

выравнивание электрических потенциалов на поверхности пола в зоне обслуживания электроустановок;

применение разделяющих трансформаторов, применение малых напряжений;

применение устройств предупредительной сигнализации;

защита персонала от воздействия электромагнитных полей;

использование коллективных и индивидуальных средств защиты;

выполнение требований системы стандартов безопасности труда.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, является:

- оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

- допуск к работе;

- надзор во время работы;

- оформление перерыва в работе, перевод на другое рабочее место, окончания работы.

.4.1 Защита от случайного прикосновения

Для исключения возможности случайного прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям в цехах завода обеспечивается их недоступность путем ограждения, блокировок или расположения токоведущих частей на недоступную высоту.

Ограждения применяются как сплошные, в виде кожухов и крышек, применяемые в электроустановках до 1000 В, так и сетчатые, которые имеют двери, запирающиеся на замок.

в электроустановках до 1000 В ограждаются - неизолированные токоведущие части, находящиеся под напряжением части ЭД, пусковая аппаратура, открытые плавкие вставки.

В электроустановках выше 1000 В - все без исключения токоведущие части (изолированные и неизолированные) должны быть надежно ограждены сетками, закрыты металлическими дверями, заключены в металлические ящики или расположены на недоступной высоте.

Блокировки применяются в электроустановках, в которых часто производятся работы на ограждаемых токоведущих частях и электрических аппаратах. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи специальными контактами, которые устанавливаются на дверях кожух. Блокировки применяются также для предупреждения ошибочных действий персонала при переключениях.

4.4.2 Защитное заземление

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Основное назначение защитного заземления - устранение опасности поражения персонала электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования.

.4.3 Зануление

Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Принцип действия: зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того, зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на землю. При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания проходит через обмотки трансформатора, фазный провод и нулевой провод.

.5 Пожарная безопасность

Согласно НПБ 105-03 кузнечный цех относится к категории «Г» , т.е. это производство присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) негорючие вещества или материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и/или пламени.

При тушении пожаров в электроустановках возникает опасность поражения электрическим током. Необходимо отключить напряжение, прежде чем приступать к тушению пожара. Поражение электрическим током может наступить в результате (согласно ГОСТ 12.2 037-78):

· непосредственного прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

· прохождения тока утечки через тело человека;

· попадание под шаговое напряжение. Наибольшая вероятность поражения возникает в случае, при котором струя огнетушащего состава достигает частей электроустановки, находящейся под напряжением. Одним из решений является применение токонепроводящих огнетушащих составов. Кроме того, возгорание возможно в труднодоступных для тушения частях установки.

Существенную роль в пожарной безопасности электроустановок играют правильный выбор и режим работы электрооборудования с учетом пожароопасности и взрывоопасности помещений.

Выбор электрического оборудования для пожароопасных помещений, и наружных установок производится в зависимости от класса помещения, по степени пожарной опасности осуществляется согласно ПУЭ-85 гл.7.4.

В пожароопасных помещениях, как правило, применяются машины закрытого типа, защита и аппаратура в пыленепроницаемом исполнении.

На каждом предприятии должен быть установлен противопожарный режим и выполнены противопожарные мероприятия. Составляются карточки тушения пожара и оперативный план пожаротушения. Оперативный план пожаротушения является основным документом, состоит из графической и текстовой части и разрабатывается предприятием совместно с пожарной охраной.

На предприятии должны быть оформлены уголки пожарной безопасности и пожарные щиты. Для ведения надзора за соблюдением противопожарным режимом из числа инженерно-технического персонала должны быть назначены лица ответственные за пожарную безопасность.

При обнаружении возгораний или пожара оперативный персонал согласно регламента:

1. Вызывает пожарную команду.

2. Оповещает руководство предприятия.

3. Производит необходимые отключения и заземления оборудования.

4. Встречает пожарную команду, производит инструктаж по ПТБ.

5. Выдает разрешение (допуск) на тушение пожара.

6. Выдает средства защиты.

7. Заземляет пожарную машину и ствол.

В каждом цехе должна быть разработана инструкция о конкретных мерах пожарной безопасности, противопожарном режиме и план эвакуации персонала из помещений.

Пути эвакуации персонала категорически запрещается загромождать оборудованием. На путях эвакуации устанавливаются указатели и световые табло.

Каждый случай пожара (возгорания) должен расследоваться в соответствии с «Инструкцией по расследованию и учету пожаров, происшедших на объектах энергетики» специально назначенной комиссией для установления причин, убытков, виновников возникновения пожара (возгорания) и разработки противопожарных мероприятий для других объектов.

4.6 Охрана окружающей среды

Применяться могут только сырье и материалы, учитывающие экологическую безопасность и рациональное использование природных ресурсов.

На заводе имеет место система управления отходами производства, которая направлена на осуществление практических действий по уменьшению объемов образования отходов и минимизации размещения в окружающей среде. На предприятии имеются технологии и установки по утилизации и обезвреживанию отходов. При удалении отходов с территории предприятия им присваиваются категории опасности и вывозятся на соответствующие полигоны (промышленных отходов, токсичных отходов и т.д.).

Производственные сточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы в технологическом процессе, для чего создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы.

Вследствие использования работниками душевых и туалетов образуются жидкие отходы для удаления, которых применяют канализационную систему.

В соответствии с природоохранным законодательством предприятие, в рамках производственного экологического контроля, обязано проводить мониторинг состояния окружающей среды - атмосферного воздуха, природных водоемов и почв в зоне влияния предприятия, а также контролировать источники выбросов загрязняющих веществ на соответствие установленным нормативам.

4.7 Чрезвычайные ситуации

Одной из основных задач при проектировании предприятия является повышения их устойчивой работы в чрезвычайных ситуациях (военное время, стихийные бедствия).

Для этого предусматривается большой объем работ. К ним относятся инженерно-технические и организационные мероприятия. Инженерно-техническими мероприятиями обеспечиваются повышение устойчивости промышленных зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций предприятия к воздействию поражающих факторов ядерного оружия, стихийного бедствия.

Устойчивость работы объекта зависит от факторов, основными из которых являются:

- способность инженерно-технического комплекса объекта (здания, технологического оборудования, коммуникаций) в определенной степени защитить от поражающих и разрушительных факторов ОПМ;

- обеспеченность системы работы объекта всем необходимым для производства продукции (электричеством, сырьем, топливом, водой);

- подготовленность объекта к ведению восстановительных работ;

- подготовленность объекта к ведению спасательных работ;

- надежность управления, оповещения и связи.

Нормы проектирования инженерно-технических мероприятий (ИТМ) ГО - это руководящий документ, определяющий требования и рекомендации к проведению мероприятий обеспечивающих устойчивую работу народного хозяйства страны (разрабатывается штабом ГО России).

Мероприятия по повышению устойчивости систем электроснабжения.

- создаются дублирующие источники электрической энергии, газа;

- инженерные и энергетические коммуникации переносятся в подземные сооружения;

- наиболее ответственные устройства размещать в подвальных помещениях;

- производятся прочные крепления трубопроводов и эстакад, чтобы избежать их сдвига или сброса;

- деревянные опоры заменять на металлические или железобетонные;

- создается резерв автономных источников электроснабжения и водоснабжения;

- подключение объекта к нескольким источникам питания, удаленных один от другого на расстояние исключающим их одновременное поражение.

Учитывая сложность систем электроснабжения, опасность производства работ на поврежденных сетях восстановительные работы должны вестись специализированными формированиями энергетических служб.

Заключение

В работе рассчитана сеть электроснабжения кузнечного цеха машиностроительного завода.

В результате расчетов были определены:

· полная расчетная нагрузка кузнечного цеха методом упорядоченных диаграмм,

· полная суммарная нагрузка в целом,

· полная расчетная мощность предприятия.

По результатам расчета нагрузки по цехам предприятия построена картограмма нагрузок для потребителей 10 кВ, определен центр нагрузок. Установка ГПП в центре электрических нагрузок оказалась невозможной, в результате ГПП смещено в сторону питающей линии.

Определено число и мощность цеховых силовых трансформаторов и произведено их распределение по цехам предприятия.

Электроснабжение завода осуществляется от подстанции энергосистемы, которая находится на расстоянии 7 км от предприятия. Питание предприятия по двухцепной воздушной линии напряжением 35 кВ. Воздушная линия выполнена проводом марки АС-150. На ГПП, с целью обеспечения надежности электроснабжения потребителей второй категории, устанавливаются два трансформатора ТДНС 16000/35.

На стороне 10 кВ ГПП используется одинарная система шин с секционным выключателем. Питание цеховых трансформаторов осуществляется по двухцепным СПЭ кабельным линиям напряжением 10 кВ серии АПвП.

Произведен выбор автоматических выключателей на цепочке «ТП - самый мощный ЭП цеха». Выбраны кабели, питающие распределительные шкафы (0,4 кВ), и провода ответвлений к электроприемникам типа АВВГ.

По результатам расчетов построены эпюры отклонений напряжения для максимального и минимального режимов (двухтрансформаторная подстанция). Анализ эпюр показал, что во всех режимах отклонение напряжения не превышает максимально допустимого ±5%.

По результатам расчета токов КЗ в сети 0,4 кВ построена карта селективности действия защитных аппаратов. По карте видно, что все аппараты защиты работают селективно.

Согласно принятых элементов СЭС построена однолинейная схема кузнечно-прессового цеха машиностроительного завода.

электрический трансформатор замыкание напряжение

Список использованных источников

1. Л.П. Сумарокова, Электроснабжение промышленных предприятий. Учеб. Пособие. - Томск: ТПУ, 2012. - 288 с.

2. Г. Н. Ополева, Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006, 480 с

3. Т.Н. Барченко, Р.И. Закиров. Электроснабжение промышленных предприятий. - Томск: ТПУ, 1988. - 95 с.

. А.И. Гаврилин, С.Г. Обухов, А.И. Озга. Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания к выполнению выпускной работы бакалавра. - Томск: ТПУ, 2001 - 93 с.

. Справочник по проектированию электрических сетей/Под ред. Д.Л. Файбисовича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. - 352 с.: ил.

. Справочник по проектированию электроснабжения /Под редакцией Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990 (Электроустановки промышленных предприятий / Под общ. ред. Ю.Н. Тищенкон и др.)

7. Правила устройства электроустановок [Текст]: Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. - Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2009. - 853 с.

8. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2005. - 168 с.

9. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий.- М.: Энергоатомиздат, 1995

10. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 646 с.

11. Видяев И.Г., Серикова Г.Н., Гаврикова Н.А. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. - Томск: ТПУ, 2014. - 37 с.

12. Бородин Ю.В., Извеков В.Н., Ларионова Е.В., Плахов А.М. Методические указания по разработке раздела «Социальная ответственность». - Томск: ТПУ, 2014. - 9 с.

. Извеков В.Н, Гусельников М.Э., Крепша Н.В., Панин В.Ф. Методические указания по разработке раздела«Производственная и экологическая безопасность». - Томск: ТПУ, 2006. - 42 с.

Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

Похожие работы на - Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода