Реферат: Электроснабжение участка механического цеха

Содержание

TOC o «1-3» h z u Введение… PAGEREF _Toc133754279 h 6

1 Краткая характеристика электроприемников цеха… PAGEREF _Toc133754280 h 8

2 Выбор и обоснование схемы электроснабжения… PAGEREF _Toc133754281 h 10

3 Расчёт электрических нагрузок цеха… PAGEREF _Toc133754282 h 12

3.1 Расчетэлектрических нагрузок трехфазных электроприемников… PAGEREF _Toc133754283 h 12

3.2 Расчетэлектрических нагрузок однофазных электроприемников… PAGEREF _Toc133754284 h 14

4 Выбор марки и сечения токоведущих частей… PAGEREF _Toc133754285 h 17

5 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры… PAGEREF _Toc133754286 h 20

6 Выборчисла, мощности и типа трансформаторов цеховой подстанции… PAGEREF _Toc133754287 h 24

7 Компенсация реактивной мощности… PAGEREF _Toc133754288 h 26

8 Расчет питающей линии 10 кВ… PAGEREF _Toc133754289 h 27

9 Конструктивноевыполнение цеховой сети… PAGEREF _Toc133754290 h 32

Заключение… PAGEREF _Toc133754291 h 33

Литература… PAGEREF _Toc133754292 h 34

Введение

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупностьустройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системыэлектроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питанияэлектроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигателиразличных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки,аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

В настоящее времябольшинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.

По мере развитияэлектропотребления усложняются системы электроснабжения промышленныхпредприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети,а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.

На пути от источника питаниядо электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическаяэнергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости отместа расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанцииназывают главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторнымиподстанциями.

Цеховые сети распределенияэлектроэнергии должны:

·

обеспечивать необходимую надёжность электроснабженияприёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

·

быть удобными и безопасными в эксплуатации;

·

иметь оптимальные технико-экономические показатели(минимум приведённых затрат);

·

иметь конструктивное исполнение, обеспечивающееприменение индустриальных и скоростных методов монтажа

Для приёма и распределенияэлектроэнергии к группам потребителей

трёхфазного переменного тока промышленной частотынапряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится созданиерациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связаносо следующим:

·

выбороми применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числатрансформаций – две-три);

·

выбороми применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленныхпредприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);

·

правильнымвыбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных)подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);

·

дальнейшимсовершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствуетрешению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);

·

рациональнымвыбором числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и ихпараметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышениюнадёжности;

·

принципиальноновой постановкой для решения таких задач, как, например, симметрирование(выравнивание) электрических нагрузок.
1 Краткая характеристикаэлектроприемников цеха

Большинство электроприёмников цеха относится кприёмникам трёхфазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц (станки,печи, вентиляторы, кран). Сварочный трансформатор переменного тока представляетсобой однофазную нагрузку и работает на промышленной частоте 50 Гц.

По режиму работы различают характерные группыприёмников:

1) приёмники, работающие в режиме с продолжительнонеизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машинаили аппарат может работать продолжительное время без превышения температурыотдельных частей машины или аппарата выше допустимой. Примерами данной группыприёмников являются электродвигатели вентиляторов, нагревательные печи,сушильные шкафы. Станки работают длительно, но с переменной нагрузкой икратковременными отклонениями, за время которых электродвигатель не успеваетохладиться до температуры окружающей среды.

2) приёмники, работающие в режимеповторно-кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочиепериоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения.Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительнойпродолжительностью включения и длительностью цикла. Вповторно-кратковременном режимеэлектрическая машина или аппарат может работать с допустимой для нихотносительной продолжительностью включения неограниченное время, причём превышениетемператур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за пределы допустимыхзначений. Примером этой группы приёмников являются электродвигатель крана,сварочные аппараты.

По требуемой степени бесперебойности питанияэлектроприёмники относятся ко 2 и 3 категориям.

Наибольшее число приёмников составляютэлектродвигатели станков, мощность которых достаточно разнообразна. Напряжениесети 380 В с частотой

50 Гц. Коэффициент мощности высокий.

Электрические печи — электротермические установки, преобразующие электрическую энергию втепловую. Питание печей осуществляется током промышленной частоты напряжением380 В. Нагрузка постоянная или мало меняющаяся. Печи и сушильные шкафымощностью 7,5 – 70 кВт относятся к потребителям малой и средней мощности.

Двигатели вентиляторов работают в продолжительномрежиме работы. Нагрузка равномерная и симметричная по трём фазам. Толчкинагрузки имеют место только при пуске. Питание производится током промышленнойчастоты. Перерыв в электроснабжении чаще всего недопустим и может повлечь засобой опасность для жизни людей, серьёзное нарушение технологического процессаили повреждение оборудования.

Мостовой кран – подъёмно транспортное устройство,работающее в повторно-кратковременном режиме. Для этого устройства характернычастые толчки нагрузки.

Для преобразованиятрёхфазного переменного тока в однофазный служит преобразовательный агрегат.Перерыв в его питании не приводит к тяжёлым авариям с повреждением основногооборудования и может быть допущен на несколько минут.

Электросварочные установки переменного тока работаютна промышленной частоте 50 Гц и представляют собой однофазную нагрузку в видесварочных трансформаторов для дуговой сварки. Сварочные трансформаторыхарактеризуются низким коэффициентом мощности и частыми перемещениями впитающей сети.

Окружающая среда в цехе нормальная, расположениеприёмников в цехе стационарное, нагрузка неравномерная.

2 Выбор и обоснование схемыэлектроснабжения

Цеховые сети распределенияэлектроэнергии должны:

·

быть удобными и безопасными в эксплуатации;

·

иметь оптимальные технико-экономические показатели;

·

иметь конструктивное исполнение, обеспечивающееприменение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят намагистральные и радиальные.

Линию цеховой электрическойсети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТПи предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приёмниковэлектроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральнойлинией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большиерабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Широкоприменяют магистральные схемы типа блока трансформатор-магистраль. В такойсхеме отсутствует РУ низшего напряжения на цеховой подстанции, а магистральподключается непосредственно к цеховому трансформатору через вводнойавтоматический выключатель. При двухтрансформаторной подстанции и схеме блокатрансформатор-магистраль между магистралями для взаимного резервированияустанавливают перемычку с автоматическим выключателем.

Распределительные магистрали предназначены дляпитания приёмников малой и средней мощности, равномерно распределённых вдольлиний магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительныхшинопроводов серии ШРА на токи до 630 А.

Магистральные схемы обеспечивают высокуюнадёжность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяютзаменить технологическое оборудование без особых изменений электрической сети).

Радиальная схемаэлектроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрическойсети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольшихгрупп приёмников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха.Радиальные схемы электроснабжения применяют для наиболее ответственных с точкизрения бесперебойности электроснабжения потребителей и в тех случаях, когданевозможно применить магистральные схемы. Радиальные схемы обеспечивают высокуюнадёжность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат наэлектрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

Для цехапринимается схема с двумя распределительными магистралями, питающими приёмникималой и средней мощности, распределённые вдоль линий магистрали. Схемавыполняется с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА,изготовленных в виде отдельных секций. Отдельные приёмники подключаются к ШРАчерез ответвительные коробки кабелем.

Подключение электроприёмников к РПосуществляется проводом

Магистральнаясхема по сравнению с радиальной имеет следующие преимущества и недостатки:

а)надежность магистральной схемы ниже, чем радиальной, так как при повреждениимагистрали все ее потребители выходят из строя;

б) вмагистральных сетях выше токи КЗ, но меньше потери напряжения и мощности;

в)стоимость магистральных сетей обычно ниже стоимости радиальных за счетуменьшения количества используемой аппаратуры и меньшей стоимости монтажа.

3 Расчёт электрических нагрузок цеха3.1Расчет электрических нагрузок трехфазных электроприемников

Расчётэлектрических нагрузок цеха производится методом упорядоченных диаграмм сприменением коэффициента расчётной нагрузки. Предварительно приводитсяноминальная мощность приёмников с повторно-кратковременным режимом работы кПВ-100%. Это относится к сварочному оборудованию (преобразовательный агрегат,сварочный трансформатор), для них номинальная мощность рассчитывается по формуле:

PН= SПАСП ·<img src="/cache/referats/21708/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">cosφ (1)

Рассматриваетсяподробный расчет электрических нагрузок одного из узлов питания.

Определяетсярасчетная нагрузка РП2.

К нему присоединены электроприемники со следующимипорядковыми номерами и параметрами.

Таблица 1 — Характеристикиэлектроприемников

№ п/п

Наименование

электроприемников

Номинальная

мощность электроприемников, кВт

Ки

cosj

Преобразовательный агрегат

7,34

0,4

0,58

Сварочный трансформатор

20,64

0,4

0,68

Трансформатор сварочный ТСД однофазный

36,6

Значениякоэффициента использования Ки берется из /1,41/.

Дальнейшиерасчеты сводятся в таблицу 2. Рассматривается заполнение отдельных ее граф.

Группируютсяэлектроприемники с одинаковыми коэффициентом использования и cosφиполученные группы заносятся в графу 1 таблицы 2.

В графу 2таблицы записывается количество электроприемников для групп и узла питания.

В графу 3для групп приемников и узла питания заносятся номинальные максимальные и минимальныемощности электроприемников.

В графу 4для групп приемников и узла питания заносятся суммарная номинальная мощность.

В графу 5записывается модуль сборки mдля узлапитания. Модуль сборки определяется по формуле:

<img src="/cache/referats/21708/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> (2)

m<

В графы 6 и7 для групп приемников записываются значения коэффициента использования и cosφ.Определяетсявеличина tgφ.

В графы 8 и 9 записываются средняя мощность дляузла питания и для групп электроприемников.

<img src="/cache/referats/21708/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> (3)

<img src="/cache/referats/21708/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> (4)

<img src="/cache/referats/21708/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> (5)

<img src="/cache/referats/21708/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> (6)

Определяютсясредневзвешенные значения Ки ср.вз, tgφср.вз для узлапитания и их значения заносятся в графы 6 и 7:

<img src="/cache/referats/21708/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> (7)

<img src="/cache/referats/21708/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> (8)

В графу 10 для узлапитания записывается эффективное число электроприемников, которое определяетсяследующим способом.

Еслизначения m<

3 и Ки≥0,2, то

nэ= n

nэ=8

В графу 11 для узла питания записываетсякоэффициент расчетной нагрузки, определяемый по /2, Приложение В/.

Кр=1,1

В графу 12 записывается расчетная активнаямощность, определяемая по формуле:

Рр=Кр∙Рсм (9)

Рр=1,1∙44,76=49,24кВт

В графу 13, записывается расчетная реактивнуюмощность, определяемая по формуле:

при nэ≤10

Qр=1,1∙∑Qсм (10)

Qр=1,1∙52,1=57,31 квар

В графе 14 записываетсярасчетная полная мощность, определяемая по формуле:

Sp=<img src="/cache/referats/21708/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> (11)

В графе 15 записываетсярасчётный ток, определяемый по формуле:

<img src="/cache/referats/21708/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> (12)

Расчет электрических нагрузок для других узловпитания проводится аналогично с использованием формул (1-12).

Результатырасчетов помещаем в таблицу 2.

3.2Расчет электрических нагрузок однофазных электроприемников

К однофазным электроприемникам относится сварочноеоборудование, находящееся в сварочном участке. Это электроприемники, присоединенныек распределительному пункту 2. Данное электрооборудование включено на линейноенапряжение.

<img src="/cache/referats/21708/image031.gif" v:shapes="_x0000_s2328"><img src="/cache/referats/21708/image032.gif" v:shapes="_x0000_s2331"><img src="/cache/referats/21708/image033.gif" v:shapes="_x0000_s2320"> А

<img src="/cache/referats/21708/image034.gif" v:shapes="_x0000_s2332"><img src="/cache/referats/21708/image035.gif" v:shapes="_x0000_s2330"><img src="/cache/referats/21708/image036.gif" v:shapes="_x0000_s2326"><img src="/cache/referats/21708/image037.gif" v:shapes="_x0000_s2321"> В

<img src="/cache/referats/21708/image038.gif" v:shapes="_x0000_s2329"><img src="/cache/referats/21708/image039.gif" v:shapes="_x0000_s2327"><img src="/cache/referats/21708/image033.gif" v:shapes="_x0000_s2322"> С

<img src="/cache/referats/21708/image040.gif" v:shapes="_x0000_s2323"> N

Рисунок 1 — Схема присоединения однофазных приемников

Таблица 3 — Характеристика однофазных электроприемников

№ электроприемника

Число электроприемников, n

Наименование

Номинальная мощность, электроприемников

cosφ

КИ

Трансформатор сварочный ТСД

42 кВА

0,65

0,35

Т.к. сварочное оборудование работает вповторно-кратковременном режиме, необходимо привести его номинальную мощность кПВ-100% по формуле:

<img src="/cache/referats/21708/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> (13)

Р=42×

0,65×<img src="/cache/referats/21708/image045.gif" v:shapes="_x0000_i1041">=12,2 кВт

На линейное напряжение включено 3 электроприемника,поэтому расчет ведется согласно /1, 35/. Определяется условная номинальнаятрехфазная мощность однофазных приемников

Рн.у. =3Рн ф макс (14)

Определяется номинальнаямощность наиболее загруженной фазы

Фазы нагружены равномерно.

Рн.у. =3×

12,2=36,6 кВт

С этой мощностьюэлектроприемник заносится в таблицу 2.

4 Выбор марки и сечения токоведущихчастей

Рассматриваетсявыбор шинопровода ШРА1. Распределительные шинопроводы типа ШРА выбираются порасчётному току Iризусловия:

Iр≤

Iном, (15)

где Iном– номинальный ток шинопровода, А;

Iр– расчетный ток шинопровода, А.

Iр= 393,7 А

Выбираетсяшинопровод марки ШРА73 У3,Iном=400А, r0=0,15,x0=0,17 /3, 179/

Производится выбортоковедущей части от РП1 до приёмника 15. Сечение проводов и кабелей выбираетсяпо условию нагрева для нормальных условий эксплуатации:

IP≤ Iдл.доп. (16)

Выбираетсяпровод марки АПВ 3(1х8)+1´

6, для которого определяется длительно допустимыйток и удельные сопротивления /3, 54/.

Iдл.доп=40 А; r0=3,1 <img src="/cache/referats/21708/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1045">0=0,09 <img src="/cache/referats/21708/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

38,91 < 40А

Условие выполняется.

Выбранноесечение проверяется по допустимой потере напряжения:

ΔU=<img src="/cache/referats/21708/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1047">∙IР∙l∙ (r0∙cosφ+x0∙sinφ) (17)

где l — длина провода доэлектроприемника;

U=<img src="/cache/referats/21708/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1048">∙38,91∙0,004∙(3,1∙0,82+0,09∙0,57)=0,7В

0,7 В <20 В

Есливыбранное сечение не будет проходит по потере напряжения, то необходимо выбратьсечение на ступень выше.

Выбранноесечение проверяется на соответствие току защитного аппарата:

Iдл.доп.≥KЗ∙IЗ, (18)

где KЗ– коэффициент защиты /3, 186/;

IЗ – ток защитного аппарата

40 А > 50∙0,66 А

40 А > 33 А

Условие выполняется.

Дальнейший выбор сечениятоковедущих частей проводится аналогично. Результаты сводятся в таблицу 3.

5 Выбор коммутационной и защитнойаппаратуры

В качествезащитной коммутационной аппаратуры буду использоваться выключатели — для защитыответственных потребителей, и предохранители.

Производится выбор автоматического выключателя на примере участка РП1-15.

Расчетный ток участка Iр=38,91 А, нагрузка – двигатель вентилятора.

При выборе автоматических выключателей для защиты двигателейрассматривается соответствие параметров выключателя по следующим условиям:

Iн.а.≥Iр (19)

где Iн.а — номинальный ток выключателя, А

Iн.р.≥Iр (20)

где Iн.р — номинальный ток расцепителя, А

Выбираетсявыключатель типаВА51-25 /2, Приложение Г/ с параметрами:

Iн.а=100 А, Iн.р=40 А

Выбираются величины токов срабатывания теплового Iсти электромагнитного Iсэрасцепителей.

Iст≥Iр (21)

1,25·40 А > 38,91А

50 А > 38,91 А

Iсэ≥ 1,2∙Iпуск, (22)

где Iпуск — пусковой ток двигателя, А

Iпуск=Кп∙Iр, (23)

где Кп — кратность пускового тока двигателя

Iпуск=38,91∙3=120 А

Iсэ ≥ 1,2∙120 А

7·40 А > 144А

280 А ≥ 144 А

Производится выбор предохранителя на примере участка ШРА1-4.

Расчетный ток присоединения равен Iр =6,49 А, нагрузка — станок.

В качествезащитного аппарата принимается предохранитель.

Производится его выбор согласно условиям:

Iн.п.≥Iр (24)

где Iн.п — номинальный ток предохранителя, А

15 А > 6,49 А

Iв≥<img src="/cache/referats/21708/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> (25)

где Iв — номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;

α — коэффициент, учитывающий увеличение тока при пуске двигателя;

α=2,5.

Iпуск.дв.=Кп∙Iн.д., (26)

здесь Кп – кратностьпускового тока;

Кп=3.

Iпуск.дв.=3∙6,49 =19,46 А

10 А ><img src="/cache/referats/21708/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1050"> А

10 А >7,78 А

Выбираетсяпредохранитель типа ПН2 <img src="/cache/referats/21708/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1051"> /3, 283/

Дальнейшиерасчеты проводятся аналогично. Результаты заносятся в таблицу 4.

Для РП1 выбирается шкаф серии ПР 8501-029 /2, Приложение В/. Номинальныйток Iнпри степени защиты иклиматической категории IP21У3 Iн=250 А. Для РП2 и РП3 выбираются шкафы серии ШР11-73704 /5,284/, типрубильника на вводе Р18-373, номинальныйток Iнпри степени защиты иклиматической категории IP22У3 Iн=400 А. Число трехполюсных групп предохранителей и номинальный ток Iн на отходящих линиях 8х60.

6Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховой подстанции

Вопрос овыборе мощности трансформаторов будет решаться одновременно с вопросом выборамощности компенсирующих устройств Qнк1.

В цеховой подстанции в соответствии с требованиями об электроснабжениипотребителей IIкатегории минимальное количество трансформаторов цеховой подстанциипредварительно принимаем равным 2.

Всоответствии с нормами технологического проектирования, принимается SОР.Т=250 кВА.

Определяетсяминимальное число трансформаторов цеховой подстанции.

<img src="/cache/referats/21708/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> (27)

где PP — расчетная активная нагрузка цеха, кВт;

SН.Т. — номинальная мощность трансформатора, кВА;

ΔN — добавкадо ближайшего целого числа;

βн — коэффициентзагрузки трансформаторов в нормальном режиме,

βн=0,8- для двухтрансформаторных подстанциях при преобладании в цехе потребителей IIкатегории.

Определяетсяоптимальное число трансформаторов цеха

<img src="/cache/referats/21708/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1054"> (28)

где m — дополнительное число

еще рефераты