Электроснабжение цеха

Электроснабжение цеха

Введение

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

1. Расчет электрических нагрузок группы электроприемников

Расчеты ведутся методом упорядоченных диаграмм.

Пример расчёта производится по группе РП-1

.1 Определяется номинальная мощность этой группы электроприёмников:

кВт

.2 Определяется средняя активная мощность этой группы:

кВт

.3 Определяется средняя реактивная мощность:

квар

.4 Аналогично производится расчет для остальных групп электроприёмников для данного РП. Результаты заносятся в таблицу1.

.5 Производится расчет суммарных величин РП-1:

кВт

кВт

кВт

квар

.6 Производится расчёт коэффициента использования:

.6.1 Определяется показатель угловой связи m:

.6.2 Эффективное число электроприёмников определяется по формуле:

N=5 Ku>0.2 m=3

.6.3 Определяем коэффициенты максимума:

 (по таблице)                [1]

 (т.к nэф<10)

.7 Производится расчёт максимальной мощности:

.7.1 Максимальная активная мощность:

кВт

.7.2 Максимальная реактивная мощность:

квар

1.7.3 Полная мощность:

кВА

.8 Определяем величину расчётного тока данного РП:

А

.9 Аналогично производится расчёт для остальных РП, данные заносятся в табл.1

Таблица1.Ведомость цеховых электрических нагрузок.

2. Компенсация реактивной мощности

Чтобы уменьшить потери мощности необходимо компенсировать реактивную нагрузку. Величина реактивной мощности в электрических сетях зависит от коэффициента мощности.

.1 Производится расчет реактивной мощности, необходимой для компенсации:

где:

2.2 Определяется мощность одного компенсирующего устройства:

где: n - число трансформаторов

квар

.3 Выбираем компенсирующую установку с ближайшей номинальной мощностью: Тип: QRN-70

Q=70 квар

I=30.5А

.4 Производится проверка на перекомпенсацию:

.5 Рассчитывается полная мощность, необходимая для работы цеховых потребителей после компенсации:

кВА

3. Выбор мощности силовых трансформаторов

  Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

.1 Определяется мощность силовых трансформаторов на цеховой подстанции(для двухтрансформаторной ТП):

кВА

.2 Выбираем трансформатор с ближайшей номинальной мощностью:

Тип: ТМ10/0.4 кВА

.3 Производится проверка коэффициентов загрузки трансформаторов:

.3.1 Коэффициент загрузки нормального режима:

где : n - число трансформаторов

3.3.2 Коэффициент загрузки аварийного режима:

3.4 Выписываются паспортные данные трансформатора:

кВт

кВт

4. Определение расчётной мощности трансформаторной подстанции

4.1 Определяются потери мощности на ТП

.1.1 Потери мощности в трансформаторе:

.1.2 Потери мощности на ТП:

4.2 Определяется расчётная мощность цеховой ТП:

кВА

.3 Определяется величина тока высоковольтной линии:

А

.4 Сечение высоковольтной линии определяем по экономической плотности тока:

Для кабелей с бумажной изоляцией и проводов с резиновой изоляцией алюминиевых:по таблице, при Т=4400

Принимаем алюминиевые провода сечением  трёхжильные =38А

5. Распределение электрической энергии внутри объекта

Схемы цеховых сетей бывают радиальные и магистральные.

.1 Намётка вариантов схемы

Радиальная схема:

Магистральная схема:

.1.1 Радиальная схема представляет собой схему, распределение электрической энергии в которой производится радиальными линиями от распределительных пунктов, вынесенных в отдельные помещения.  Радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность питания; в них легко могут быть применены элементы автоматики. Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных щитов, проводку кабеля и проводов.

.1.2 Магистральные схемы в основном применяют при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. Они не требуют установки распределительного щита на подстанции и энергия распределяется по совершенной схеме блока «трансформатор - магистраль», что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции.

.2 Электрические расчёты вариантов

.2.1 Определяется сечение кабельных линий, расчёт производится на примере РП-1:

.2.2 Определяется сечение по допустимому току нагрева:

299 А

Принимаем кабель типа: АВВГ  Iдоп.=305 А

.2.3 Производится расчёт активного сопротивления этого кабеля:

где,

l - длина кабельной линии

 - удельная проводимость металла

Ом/км

.2.4 Определяются потери мощности в этой линии:

.2.5 Определяется падение напряжения на этом участке:

.2.6 Аналогично производится расчёт для других РП, данные заносятся в табл.2.

Таблица2

  Наимено- вание линии         Iнагр. А                Тип кабеля          Iдоп А   l км.       R0 Ом/км             R             Р

%Цена

рубСтоимость

.2.7 Расчёт магистральной схемы производится по аналогичным формулам при этом учитывается, что у некоторых кабелей изменяется нагрузка и длинна.

6. Технико-экономическое сравнение вариантов

.1 Цена кабельной продукции принимается из: ООО ” Коском ” г.Подольск Московская обл. Россия 142103,тел.: +7(495)9758674

+7(495)7756317

.2 Производится расчёт стоимости кабельной линии:

электроснабжение высоковольтный трансформатор

Стоим.=Цена х метры

.3 На основании полученных данных делаем заключение:

Рассчитав варианты схем внутреннего электроснабжения участка кузнечно-прессового цеха,можно сделать вывод: радиальная схема выгодней с материальной стороны.

Принимаем радиальную схему.

7. Расчёт токов короткого замыкания

7.1 Составляем расчётную схему и схему замещения:

.2 Сопротивление системы:

lс=1.4км

r₀=3.12 Ом/км

х₀=0.073 Ом/км

Сопротивление приводится к НН:

.3 Сопротивление трансформатора определяется по таблице:

Rт=5.5 мОм

Хт=17.1 мОм

.4 Сопротивление автоматов:

.5 Сопротивление трансформатора тока:

Rтт=0.07 мОм

Хтт=0.05 мОм

.6 Сопротивление кабельной линии:

r₀=0.208 мОм/м

х₀=0.059 мОм/м

l=6м

.7 Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления, на участках между точками К.З.:

Rэ1=Rc+Rт+R_SF1+Rтт=7+5.5+0.11+0.07=12.68 мОм

Хэ1=Хс+Хт+Х _SF1+Хтт=0.16+17.1+0.13+0.05=17.44 мОм

Rэ2=R_SF2+Rкл=0.15+1.2=1.35мОм

Хэ2=Х_SF2+Хкл=0.17+0.354=0.52мОм

.8 Вычисляются сопротивления до каждой точки К.З.:

Rк1=Rэ1=12.68 мОм

Хк1=Хэ1=17.44 мОм

Rк2=Rэ1+Rэ2=12.68+1.35=14 мОм

Хк2=Хэ1+Хэ2=17.44+0.52=17.96 мОм

.9 Определяются 3-х фазные токи К.З.:

8. Расчёт и выбор аппаратов защиты

8.1 Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:

 - для для групповой линии с несколькими электродвигателями.

Выбираем автоматический выключатель

тип : ВА-51-37

Iн.а=400А      Iн.р=400 А        Iотк=25 кА

9. Проверка элементов цеховой сети

9.1 Шины проверяют на динамическую стойкость:

.2 Максимальное усилие на шину определяют по формуле:

l=1.5м

a=100мм

i_у=2.55I_к.з=2.55·10.7=27.2кА

.3 Определяется наибольший изгибающий момент:

.4 Принимается установка шин плашмя:

Медная шина сечением 60х6мм

.5 Определяется механическое напряжение в шинопроводе :

-для медных шин

Шины динамически устойчивы.

10. Защитное заземление

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой- либо части электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений заземления, прикосновения и шагового напряжения, для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением.

Заземляющее устройство состоит из заземления и заземляющих проводников. Если естественных заземлителей недостаточно, применяют искусственные заземлители: заглубление в землю вертикальных электродов из труб, уголков или прутков стали и горизонтально проложенных в земле на глубину не менее 0,5 полосы.

В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

В проекте используются искусственные заземлители: вертикальный электрод - уголок (50х50)Lв=3м. ; горизонтальный электрод - уголок(35х4мм). Вид ЗУ - контурное.

Литература

1. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: Форум: Инфра - М, 2005. - 214 с., ил. - (профессиональное образование).

. Киреева Э.А., Орлов В.В., Старкова Л.Е. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. - 120с.

. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для вузов. М., «Энергия», 1973.

. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./ Под общ. ред. А.А. Фёдорова. Т.2. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 592 с.