Расчет параметров электроснабжения ремонтно-механического цеха

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Обеспечение развития энергетики Республики Беларусь и ее инвестирования является важнейшей государственной проблемой, формирование национальной энергетической политики и поиск источников инвестирования должны решаться самостоятельно, принимая во внимание нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, к которым относятся биомасса, гидроэнергетика, энергия ветра и солнца.

Учитывая большие сроки строительства энергетических объектов, можно сказать, что сооружение их надо начинать уже сегодня, чтобы не оказаться перед дефицитом мощности через несколько лет. Наличие резерва мощности благоприятствует осуществлению, прежде всего замены и модернизации изношенного оборудования. Эти мероприятия требуют к себе первоочередного внимания. В этой связи представляют интерес реконструктивные мероприятия на действующих ТЭЦ и котельных с установкой дополнительных электрогенерирующих источников.

Эти источники не решают глобальных проблем Белорусской электроэнергетики, однако, они менее капиталоемкие и успешно решают задачи местного энергоснабжения. В условиях недостатка собственных инвестиционных ресурсов, представляют интерес изучение возможностей и эффективности привлечения внешних источников, таких как совместные предприятия и заемные средства в форме кредитов. Возможно использование и других источников (акционерный капитал, лизинг и т. д.). Должны быть изучены все возможности инвестирования и использованы наиболее доступные и эффективные формы и способы.

Распределение электрической энергии на территории промышленного предприятия может осуществляться по радиальным, магистральным и смешанным схемам в зависимости от расположения потребителей, их мощности и требуемой степени бесперебойности питания. Радиальные схемы применяются в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направления от источника питания, и используются для питания крупных сосредоточенных нагрузок, при этом как правило предусматривается глухое присоединение трансформаторов. Двухтрансформаторные Т П питаются по схеме блока линия — трансформатор.

В практике проектирования обычно применяют смешанные схемы, при которых крупные и ответственные потребители питаются по радиальным схемам, а мелкие и средние — по магистральным.

Такое построение схем распределение электроэнергии позволяет получить лучшее технико-экономические показатели систем электроснабжения.

1. Характеристика ремонтно-механического цеха

Существует большое разнообразие схем и способов исполнения электропроводок, конструкций светильников и типов применяемых источников света, а также различных сложных устройств автоматики и телеуправления.

Правильное и рациональное размещение источников света, качественное выполнение монтажа электропроводок и светильников осветительных электроустановок имеет большое народнохозяйственное значение, так как способствуют улучшению условий и повышению производительности труда, снижению утомляемости зрения работников и повышению качества выпускаемой продукции.

Освещение, нормально функционирующее в помещениях или на открытых пространствах, называется рабочим. Во многих случаях аварийное отключение этого освещения по тем или иным причинам может вызвать нежелательное, а то и недопустимые последствия, и возникает необходимость кроме рабочего освещения иметь также аварийное или эвакуационное.

Различают следующие виды освещения: рабочее, аварийное, безопасности. Рабочее освещение устраивается во всех помещениях и создаёт на рабочих поверхностях нормируемую освещённость; аварийное освещение позволяет не прекращать работу в случае аварии в сети обычного освещения; освещение безопасности даёт возможность людям легко и уверенно выйти из здания при аварии в сети обычного освещения.

Согласно СНиП, для общего освещения промышленных помещений следует применять газоразрядные лампы (люминесцентные, ДРЛ и ДРИ) для работ I… VII разрядов, а в помещениях без естественного освещения при постоянном пребывании работающих — независимо от разряда. Применение ламп накаливания допускается при технической невозможности применения газоразрядных ламп, а также для освещения вспомогательных бытовых помещений.

Современные источники света отличаются большим разнообразием, однако их можно разделить на две группы. К одной относятся тепловые — лампы накаливания, а к другой — газоразрядные лампы (люминесцентные, ртутные и др.).

Для общего освещения помещений должны преимущественно применяться газоразрядные лампы.

Выбор типа источников света осуществляется согласно СНБ 2. 04. 05−98 в зависимости от нескольких параметров: типа и назначения помещения; требованиям к цветоразличению в данном помещении; освещённости обеспечиваемой светильниками общего освещения. Производственные помещения ремонтно-механического цеха можно отнести к помещениям, для которых требования к цветоразличению незначительные либо вообще отсутствуют.

Дана схема электроснабжения РМЦ. В схеме предусмотрено секционирование резервной линии. Освещение выполняем лампами ДРЛ. Цех имеет размер 72*24м. Строительный модуль цеха 12*12м. Место расположения ВРУ А2-А3.

Высота цеха-10м.

2. Выбор схемы электроснабжения

Внутрицеховые сети условно делят на питающие и распределительные. К первым относят провода и кабели, отходящие непосредственно от распределительных устройств трансформаторных подстанций к первичным силовым пунктам и щитам, ко вторым — отходящие от пунктов, щитов, или шинопроводов к электроприемникам. Питающие сети могут выполняться по радиальным или магистральным схемам. Распределительные сети чаще всего бывают радиальными.

Для питания значительного числа электроприемников небольшой мощности, расположенных компактно по площади цеха, следует применять распределительные шинопроводы серии ШРА 4, присоединяемые к шинам до 1 кВ ТП с помощью аппаратов защиты и управления.

Радиальные схемы распределительных сетей с силовыми пунктами следует предусматривать в тех случаях, когда применению распределительных шинопроводов препятствуют условия среды, территориальное размещение электроприемников, наличие кранов и другие местные условия. При этом рекомендуется использовать силовые распределительные шкафы серии ШР1, ШРС1, СПУ62, а также ШР11 с трехфазными группами плавких предохранителей ПН2 и НПН2 для защиты отходящих линий.

При построении схем необходимо стремиться к тому, чтобы длина линий была минимальной. Следует также исключать или сводить к минимуму случаи обратных перетоков мощности.

Нам дана схема электроснабжения РМЦ. В схеме предусмотрено секционирование резервной линии.

/

Схема электроснабжения. Рис. 1.

3. Расчет электрической нагрузки

В качестве расчетного цеха у нас РМЦ. Основная часть электроприемников цеха — металлообрабатывающие станки, характеристики которых приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Характеристики электроприемников цеха

№ п/п

Модель

Pн, кВт

1−10

Токарный ДМ61Д

7

11−20

Сверлильный 2Н135

3

21−30

Точильное оборудование 3К634

2,5

31−40

Штамповочные прессы КД2332

10,5

41−50

Строгальные станки

14

51−60

Револьверные станки

8,5

61−70

Шлифовальные станки

2,8

71−80

Фрезерные станки МН600Р

4,6

81−90

Печи сопротивления

3,5

91−100

Сварочные трансформаторы

4,кВА

101−110

Насосы

5

111−120

Вентиляторы

1,5

Электродвигатели производственных механизмов, как правило, поставляются комплектно с технологическим оборудованием. Выбор двигателей производится обычно разработчиками технологического оборудования.

Электродвигатели для приводов выбираются по напряжению, мощности, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды. Номинальная мощность двигателя должна соответствовать мощности приводного механизма, то есть.

Для станков применяю электродвигатели переменного тока асинхронные с короткозамкнутым ротором серии АИР с частотой вращения 1500 об/мин и U=380 В,. Выбранные электродвигатели приведены в таблице

Таблица 3.2 Выбор электродвигателей

№ п/п

Модель

Pн, станка, кВт

Кол. Двиг.

Pн, двиг, кВт

Двигатель

1−10

Токарный ДМ61Д

7

1

7,5

АИР132S4

11−20

Сверлильный 2Н135

3

1

3

АИР100S4

21−30

Точильное оборудование 3К634

2,5

1

3

АИР100S4

31−40

Штамповочные прессы КД2332

10,5

1

11

АИР132M4

41−50

Строгальные станки

14

1

15

АИР160S4

51−60

Револьверные станки

8,5

1

11

АИР132M4

61−70

Шлифовальные станки

2,8

1

3

АИР100S4

71−80

Фрезерные станки МН600Р

4,6

1

5,5

АИР112M4

81−90

Печи сопротивления

3,5

1

4

АИР100L4

91−100

Сварочные трансформаторы

4,кВА

101−110

Насосы

5

1

5,5

АИР112M4

111−120

Вентиляторы

12,848

1

15

АИР160S4

Расчет электрических нагрузок для группы электроприемников производят по каждому электрическому узлу, от которого питается данная группа. В электрических сетях до 1 кВ в качестве такого узла рассматриваем распределительные шкафы и шинопроводы.

Разбиваем электроприемники цеха на группы, покажем это в виде таблицы 3.3.

Расчет электрических нагрузок ведем по методу расчетных коэффициентов, разработанному институтом «Тяжпромэлектропроект». Согласно методу расчетная активная и реактивная мощность равна

, (3. 1)

, (3. 2)

где к'р— расчетный коэффициент, при nэф 10 к'р =1,1; nэф > 10 к'р =1;

— коэффициент использования i-того приемника;

— номинальная активная мощность i- того приемника, кВт;

— коэффициент расчетной нагрузки, определяемый в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников

, (3. 3)

. (3. 4)

Расчетный и пиковый ток для группы электроприемников определяем как

; (3. 5)

. (3. 6)

Таблица 3. 3- Состав электроприемников РМЦ

№ гр

№ на плане

Модель

Pн, станка, кВт

cos fi

Ки

1

12

Сверлильный 2Н135

3

0,83

0,14

94

Печь сопротивления

4

0,84

0,8

103

Насос

15

0,88

0,7

104

Насос

15

0,88

0,7

105

Насос

15

0,88

0,7

106

Насос

15

0,88

0,7

Итого:

67

3

29

Точильное оборудование 3К634

3

0,83

0,14

81

Штамповочный пресс

11

0,87

0,17

82

Штамповочный пресс

11

0,87

0,17

Итого:

25

2

1

Токарный станок ДМ61Д

7,5

0. 7

0. 12

2

Токарный станок ДМ61Д

7,5

0. 7

0. 12

3

Токарный станок ДМ61Д

7,5

0. 7

0. 12

28

Точильное оборудование 3К634

3

0. 864

0. 14

29

Точильное оборудование 3К634

3

0. 864

0. 14

30

Точильное оборудование 3К634

3

0. 864

0. 14

Итого:

31,5

Таблица 3. 3- Состав электроприемников РМЦ

№ гр

№ на плане

Модель

Pн, станка, кВт

cos fi

Ки

4

4−9

Токарный станок ДМ61Д

7,5

0,86

0,14

13−20

Сверлильный 2Н135

3

0,83

0,14

35−39

Штамповочный пресс

11

0,87

0,17

61−70

Шлифовальный станок

3

0,83

0,16

71−80

Фрезерный станок МН600Р

5,5

0,88

0,14

Итого:

224

Для выбора вентиляции узнаем объем воздуха в цехе.

V = Sцеха·h;

V = 1728*10=17 280м3;

В цехе преобладают металлорежущие станки, воздух меняется 6 раз в час.

Vрасч = V·6;

Vрасч =6*17 280=103680м3;

Выбираем 3 вентилятора. Определяем расчетную мощность двигателей вентиляторов.

Ррасч = (Q*H/nBnnl)*10-3;

где Q1 — объем воздуха перегоняемый одним вентилятором в час (м3·ч)

H — давление воздуха (H= 730 Па)

зв — коэффициент полезного действия вентилятора (зв = 0,6)

зп — коэффициент полезного действия передачи (зп = 1)

Ррасч = (34 560*730/0. 6*1*3600)*10-3=11. 68кВт;

Выбираем двигатель АИР160S4: Рн=15кВт, n=1500об/мин.

Вентиляторы включаем в расчет группы № 4.

Для примера для группы № 3 определим методом расчетного коэффициента расчетные мощности и расчетный ток. Коэффициенты использования электроприводов и коэффициенты мощности принимаем по [1] согласно типу электроприемника.

Номинальная мощность группы:

.

Определяем групповой коэффициент использования по (3. 3):

.

Определяем эффективное число электроприемников по (3. 4):

.

Далее по [1] для пэф =4 и определяем, что.

Определяем расчетную активную мощность по (3. 1)

;

и расчетную реактивную мощность по (4. 2)

квар.

Тогда полная расчетная мощность

кВА

Расчетный ток группы по (4. 5)

А.

Определяем пиковый ток группы

А.

Для остальных групп и для цеха в целом расчет производим аналогично и результаты вычислений сводим в таблицу 3.5.

Таблица 3. 5- Расчёт нагрузки групп электроприёмников проектируемого участка цеха

Группы

Рн, кВт

Ки

Кр

Рр, кВт

Qр, квар

Sр, кВА

Iр, А

Iкр, А

Группа № 1

29

0,25

4

1,91

14,05

9,17

16,7

25,5

213

Группа № 2

31,5

0,14

5

2,1

9,261

6,27

11,18

17

91,2

Группа № 3

25

0,1664

2

4,3

17,8

11,4

21,19

32,2

191

Группа № 4

224

0,15

30

1,21

40,67

26,44

48,5

73,7

233

Рассчитываем рабочее освещение, принимая Вт/м2.

Определяем мощность рабочего освещения:

;

Определяем количество рядов:

Определяем количество светильников в одном ряду:

Общее число светильников:

Определяем мощность одного светильника:

;

Выбираем лампу ДРЛ 550;

Рном=550Вт; I=4,5А.

4. Расчет внутрицеховых сетей

Выберем сечения проводов и жил кабелей для подключения оборудования цеха к распределительным шкафам, шинопроводам, а последних, в свою очередь, к ТП цеха.

Передача электроэнергии от ТП к распределительным шкафам и отдельным электроприемниками осуществляется небронированными кабелями марки АВВГ, проложенными в трубах, металлорукавах и на лотках.

Питание групп электроприемников будем осуществлять от распределительных шкафов серии ШР1 со степенью защиты IP54.

Сечения жил проводов и кабелей напряжением до 1 кВ по нагреву определяются по таблицам допустимых токов из [2,6], составленным для нормальных условий прокладки, в зависимости от расчетных значений длительно допустимых токовых нагрузок IДОП из соотношения

,

где кп — поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки кп =1).

Для цеховых электрических сетей, как правило, должны применяться провода и кабели с алюминиевыми жилами.

По механической прочности минимальные сечения алюминиевых жил проводов и кабелей для присоединения к неподвижным электроприемникам внутри помещений должны быть не менее 2,5 мм2.

Определим сечение кабеля, идущего от токарного станка к силовому шкафу (группа 2), выбираем по условию (5. 1):

.

В итоге выбираем по [1] кабель АВВГ 5×2.5 с.

Выбор кабелей для подключения остальных электроприемников к распределительным шкафам аналогичен. Результаты выбора представлены в таблице 4.1.

Таблица 4. 1- Выбор проводников для питания ЭП

№ п/п

№ ЭП

Iр, А

Марка кабеля

Iдоп, А

1−10

Токарный ДМ61Д

14,8

АВВГ

29

11−20

Сверлильный 2Н135

6,7

АВВГ

29

21−30

Точильное оборудование 3К634

6,7

АВВГ

29

31−40

Штамповочные прессы КД2332

21,7

АВВГ

29

41−50

Строгальные станки

28,3

АВВГ

29

51−60

Револьверные станки

21,7

АВВГ

29

61−70

Шлифовальные станки

6,74

АВВГ

29

71−80

Фрезерные станки МН600Р

10,8

АВВГ

29

81−90

Печи сопротивления

8,4

АВВГ

29

101−110

Насосы

10,8

АВВГ

29

111−120

Вентиляторы

28,3

АВВГ

29

Определим сечения жил кабелей для подключения распределительных шкафов к линейным панелям РУ. В качестве примера выберем кабель для питания группы № 1. По таблице 5.1 имеем IР = 32,2 А;

По выражению (5. 5) имеем:

По [2] принимаем кабель АВВГ 5×4, IДОП =38 А.

Аналогично выбираем питающие кабели для остальных групп. Результаты выбора сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4. 2- Выбор проводников для питания групп ЭП

Группы

Iр, А

Марка кабеля

Iдоп, А

Группа № 1

25,5

АВВГ 5х4

38

Группа № 2

17

АВВГ 5х4

38

Группа № 3

32,2

АВВГ 5х4

38

Группа № 4

73,7

АВВГ 5×16

90

Для распределения энергии между электроприёмниками 1,2,3группы используем силовые шкафы серии ШР1 поП17,[1] с глухим присоединением на вводе, дабы избежать лишней ступени селективности. Результаты выбора приведены в таблице 4.3. Силовые шкафы присоединяем непосредственно к шинам ТП через автоматические выключатели ВА 51−35.

Таблица 4. 3- Выбор силовых пунктов для питания электроприёмников

Группы

Марка шкафа

Количество присоединенй

Группа № 1

ШР1−20

5

Группа № 2

ШР1−23

8

Группа № 3

ШР1−23

8

Для запитки группы № 4 выбираем шинопровод марки ШРА.

Расчетный ток шинопровода был определен ранее (см. расчет электрической нагрузки).

Iр=73,7 А

Выбираем шинопровод марки ШРА4−100(Iном =100 А).

Выбранный шинопровод проверяем по допустимой потере напряжения

ДU%= (1,73/10Uном) ·(R0·соsцэф + х0·sinцэф)Iр·l

где Uном— номинальное напряжение (кВ)

R0— активное сопротивление шин (Ом/км)

х0 — реактивное сопротивление (Ом/км)

l — длина шинопровода (км)

цех электроснабжение нагрузка замыкание

ДU%= (1,73/10 0,38) ·(0,2·0,5 + 0,1·0,5)73,7·0,5=0,8%

Потери напряжения в пределах допустимого.

5. Выбор аппаратов защиты

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными электродвигателями. С их помощью также осуществляется нулевая защита. Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ степени защиты IP00 для двигателей с номинальным током до 40 А. Условие выбора магнитного пускателя по току определяется (3. 1)

, (5. 1)

где — номинальный ток пускателя, А; - расчетный ток, А.

Для защиты внутрицеховых электрических сетей от токов короткого замыкания применяем автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Выбор номинального тока расцепителя производится по двум условиям:

номинальный ток расцепителя должен быть больше по величине длительного расчетного тока согласно формуле (3.1. 2)

; (5. 2)

по условию перегрузок пусковыми токами по (3.1. 3)

, (5. 3)

где — максимальный кратковременный ток, для однодвигательных станков.

Коэффициентом 1,25 учитывается неточность в определении тока при разбросе характеристик электромагнитных расцепителей автоматов.

Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению

, (5. 4)

где — номинальная мощность двигателя, кВт; - номинальное напряжение, В;

— номинальный коэффициент мощности; - КПД при номинальной нагрузке.

Пусковой ток двигателя определяется как

, (5. 5)

где — кратность пускового тока по отношению к номинальному.

Номинальные токи расцепителей двух последовательно расположенных автоматов по направлению потока энергии должны отличаться не менее чем на две ступени шкалы номинальных токов расцепителей.

Так для электропривода токарного станка, состоящего из одного двигателя:

АИР132S4 1 шт., P=7,5 кВт, =89,5%, cos=0,86, Кп=7,5;

Номинальный ток двигателя по условию (5. 4):

;

Для него по (5. 1) выбираем магнитный пускатель по [1]:

ПМЛ210 004 с;

Пусковой ток станка определяем по формуле (5. 5)

.

По условию (5. 2) выбираем автоматический выключатель в цепи питания:

Для электродвигателя станка ВА51Г-25 с; по (5. 3) ток срабатывания расцепителя, что соответствует условию (3. 3):;

Все расчеты сведены в таблицы 5.3.

Таблица 5. 3- Выбор автоматических выключателей и магнитных пускателей

№ п/п

Модель

IH, А

Пускатели IP00

Защита двигателя

Защита станка в силовом шкафу

1−10

Токарный ДМ61Д

14,8

ПМЛ 210 004

ВА51Г-25/10/14

ВА51Г-25/12,5/14

11−20

Сверлильный 2Н135

6,7

ПМЛ 110 004

ВА51Г-25/5/14

ВА51Г-25/6,3/14

21−30

Точильное оборудование 3К634

6,7

ПМЛ 110 004

ВА51Г-25/5/14

ВА51Г-25/6,3/14

31−40

Штамповочные прессы КД2332

21,7

ПМЛ 210 004

ВА51Г-25/16/14

ВА51Г-25/20/14

41−50

Строгальные станки

28,3

ПМЛ 310 004

ВА51Г-25/20/14

ВА51Г-25/25/14

51−60

Револьверные станки

21,7

ПМЛ 210 004

ВА51Г-25/16/14

ВА51Г-25/20/14

61−70

Шлифовальные станки

6,7

ПМЛ 110 004

ВА51Г-25/5/14

ВА51Г-25/6,3/14

71−80

Фрезерные станки МН600Р

10,8

ПМЛ 210 004

ВА51Г-25/8/14

ВА51Г-25/10/14

81−90

Печи сопротивления

8,4

ПМЛ 110 004

ВА51Г-25/6,3/14

ВА51Г-25/8/14

101−110

Насосы

10,8

ПМЛ 210 004

ВА51Г-25/8/14

ВА51Г-25/10/14

111−120

Вентиляторы

28,3

ПМЛ 310 004

ВА51Г-25/20/14

ВА51Г-25/25/14

Для защиты сети освещения выбираем предохранитель.

Предохранитель выбираем по условию

Iнвст? Iносв,

Iнвст? 39,3А

Выбираем предохранитель ПН-2(Iнвст =40А)

Для защиты групп электроприемников, также применяем автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Выбор автоматических выключателей производится аналогично. Приведен в таблице 5. 4

Таблица 5. 3

№ группы

IH, А

Iкр, А

Защита группы

1

25,5

213

ВА51Г-31/31,5/10

2

17

91,2

ВА51Г-31/12,5/10

3

32,2

191

ВА51Г-31/25/10

4

73,7

233

ВА51Г-31/31,5/10

6. Выбор цеховой КТП и компенсирующего устройства

Определяем расчетную мощность трансформатора

Sр тр = Рр / Кз*n,

где Рр — суммарная активная мощность в наиболее загруженную смену.

Кз — коэффициент загрузки трансформатора. Для потребителей II категории Кз = 0,7 — 0,9

n — количество трансформаторов.

Sр тр = 309,5 / 0,7* 2 = 221,07 кВА

Определяем действительный коэффициент загрузки

Кзд = Рр / Sнтр *n = 309,5/ 400 2 = 0,38

Выбираем КТП.

Данная КТП имеет 2 трансформатора типа ТМ — 630 /10. Они имеют естественное масляное охлаждение. Бак трансформатора повышенной прочности для защиты трансформаторного масла от увлажнения маслорасширитель трансформатора снабжен силикагелевым воздухоосушителем с масляным затвором. К трансформатором подводится напряжение через шкаф высоковольтного ввода типа ВВ — 1.

Распределительные шкафы низкого напряжения типа ПА левого и правого исполнения имеют автоматические выключатели марки А3124 В, А3134 В, А3144 В, АВН15СВ.

Секционный шкаф типа КРН-5 имеет автомат типа А3144 В, а также один автомат типа А3134 В и 2 автомата А3124 В, используемые для отходящих линий.

Распределительные шкафы имеют измерительные приборы и трансформаторы тока.

Управление автоматами серии А3100 производится вручную с помощью рукояток, установленных на фасадах КРН.

При подключении к электрической сети активно-индуктивной нагрузки ток Iн отстает от напряжения U на угол сдвига ц, косинус которого называется коэффициентом мощности. Электроприемники с такой нагрузкой потребляют как активную, так и реактивную мощность. Активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в другие виды энергии, а реактивная мощность не связана с полезной работой, она расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях.

При этом при потреблении постоянной полной мощности потребление реактивной мощности довольно большое. Для уменьшения потребления индуктивной мощности ее можно компенсировать емкостной, с помощью средств искусственной компенсации, каковыми являются конденсаторные батареи (КБ).

Определяем наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно пропускать через трансформатор

Qмах тр = v (n*Kз*Sнтр)2 — P2р =v (2*0,38*630)2-405,52=36 532 вар

Определяем суммарную мощность конденсаторов

Qнк = Qнк1 + Qнк2

Qнк1 = Qр — Qмахтр

Qнк1 = 53,28−36,5=16,78кВар

Qнк2 = Qр — Qнк1 — jп Qмахтр,

Qнк2 =53,28−16,78−0,4*2*36,5=7,3кВар,

где j — расчетный коэффициент (j = 0,4)

7. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора электрооборудования, защитной аппаратуры и средств ограничения токов короткого замыкания.

Для расчета токов короткого замыкания составляем расчетную схему элктроснабжения, а затем — схему замещения.

Воздушная линия имеет индуктивное сопротивление хо = 0,4 Ом/км. При мощности трансформатора свыше 630 кВА трансформатор обладает индуктивным сопротивлением. Кабельная линия длиной 2 км имеет как индуктивное, так и активное сопротивление. Расчет ведется в относительных единицах, приведенных к базисной мощности Sб.

Sг = 35 МВА; Uср1 = 115 кВ; Sтр1 = 10 000 кВА; Uк% = 10,5; Uср2 = 10,5 кВА;

Lкл =0,045 км; Sтр2 =630 кВА.

Рассчитываем ток короткого замыкания на шинах распределительного устройства КР -10 / 31,5 (в точке К1).

За базисную мощность принимаем мощность генератора. Определяем индуктивное сопротивление цепи до точки короткого замыкания К1

хк1 = хг + хвл + хтр1,

где хг — индуктивное сопротивление генератора;

хвл — индуктивное сопротивление воздушной линии;

хтр1 — индуктивное сопротивление трансформатора заводской ПС.

хг = хdЅ*Sб/Sг = 0,2*35 000/35000=0,2

хвл = ховл*lвл* Sб/Sнтр = 0,4*0,045*35 000/10000=0,063

хтр1 = (Uк%/100)*(Sб/Sнтр) = (10,5/100)*(35 000/10000)=0,367

хк1 =0,2+0,063+0,367=0,63

определяем базисный ток

Iб = Sб / v3*Uб =35 000/1,73*10,5=1,9кА

Определяем ток короткого замыкания

Iк1 = Iб / хк1 =1,9/0,63=3кА

Определяем ударный ток

iу = v2* Iк1у1=1,41*1,58*3=6,7кА

где Ку1 — ударный коэффициент, который принимаем равным Ку = 1,8

8. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП

Определяем ток КРУ заводской подстанции

Iкру = Sн тр2 / v3*Uн = 630/1,73*10,5=34,7А

Выбранный высоковольтный кабель проверяем на устойчивость токам короткого замыкания. Определяем тепловой импульс.

Вк = I2кру*(tотк + Tа),

где tотк — время отключения tотк = tвыкл + tзащ = 0,1 + 0,25 =0,35 сек

Tа — постоянная затухания Tа = хк2 /314*rк = 0,74 / 314*1,3 = 0,002

Вк =34,72(0,35+0,002)=423,8кА

Определяем минимальное сечение кабеля, которое выдерживает ток короткого замыкания, с учетом расчетного коэффициента С, значение которого определяем.

Smin = v Вк /С =20,6/1,4=14,7 мм2

По [2] выбираем трехжильный кабель ААШвУ-10(316) с Iдн=50 А

Заземление

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического или технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление обеспечивает снижение напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землёй до безопасной величины. Применяется в трёхфазной трёхпроводной сети напряжением до 1000 В переменного тока с изолированной нейтралью, однофазной двухпроводной, изолированной от земли, а также в двухпроводных сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока и выше 1000 В — с любым режимом нейтрали. На рисунке 9.1 приведена принципиальная схема защитного заземления.

Безопасность достигается благодаря тому, что:

1) человек, находясь вблизи заземлённого оборудования, имеющего замыкание на корпус, и касаясь корпуса, оказывается под воздействием только части полного напряжения — напряжение прикосновения;

2) происходит выравнивание потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземлённого оборудования.

Конструктивными элементами защитного заземления являются заземлители и заземляющие проводники. В качестве естественных заземлителей применяются:

1) расположенные под землёй водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих или взрывоопасных газов;

2) металлические конструкции сооружения зданий и сооружения, имеющие соединения с землёй;

3) свинцовые оболочки кабелей, проложенных под землёй;

Естественные заземлители связываются с заземляющей сетью не менее чем двумя проводниками, присоединёнными к заземлителю в разных местах. Если естественные заземлители обеспечивают требуемое сопротивление заземления, то искусственное заземление не устанавливается.

В качестве искусственных заземлителей применяются:

1) вертикально забитые стальные трубы длиной 2−3 м и диаметром 25−62 мм; стальные прутья диаметром 10−12 мм, стальные уголки 60×60 мм и близкие к ним;

2) горизонтально уложенные стальные полосы и круглые проводники.

Сопротивление заземляющего устройства для установок напряжением до 1000 В не более 4 Ом, если мощность источника тока меньше 100 кВА, то не более 10 Ом.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителям и заземляемым конструкциям выполняется только сваркой, а к корпусам аппаратов и машин — сваркой или болтовым соединением.

Произведём расчёт заземляющего устройства для трансформаторной подстанции КТП РМЦ 10/0,4 кВ. Приближённое значение удельного сопротивления грунта выбираем по 6, таким образом, =100 Омм, что соответствует грунту суглинок.

Для электроустановок напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью значение наибольшего допустимого сопротивления защитного заземляющего устройства при мощности генераторов или трансформаторов более 100 кВА Rдоп=4 Ом.

Определим сопротивление единичного заземлителя растеканию тока

(9. 1)

где d — диаметр стержня-трубы, который принимаем равным d=0,032 м;

l — длина стержня-электрода, которую принимаем равной l=5 м.

Определим количество стержней-заземлителей без учёта работы соединительных полос как заземлителей и их влияние на экранирование

(9. 2)

где — коэффициент использования вертикального стержневого заземлителя находится по 6 по предварительному значению числа стержней n=5 при ст=1 и l/a=1, причём вертикальные заземлители расположены в ряд. В итоге принимаем ст=0,72.

Длину соединительной полосы заземлителя вычисляем по формуле, м

(9. 3)

где а-расстояние между стержнями-электродами, которое принимаем равным а=5 м.

Определяем сопротивление растеканию тока полосового заземлителя, Ом

(9. 4)

где b — ширина стальной полосы, м. Т.к. заземляющее устройство выполнено из стальной полосы размерами 40×4, то принимаем b=0,04 м.

Тогда по (16. 4)

Сопротивление группового искусственного заземлителя, состоящего из параллельно включенных стержневых заземлителей и полосы, равно, Ом

(9. 5)

где пол — коэффициент использования полосового заземлителя, который определяется по 6] пол=0,74.

Тогда по (16. 5)

Проверяем выполнение условия: сопротивление заземляющего устройства растеканию тока должно быть равно или несколько меньше допустимого сопротивления, т. е.

(9. 6)

Согласно (16. 6)

Условие (16. 6) выполняется, следовательно, расчёт закончен.

10. Обслуживание автоматических выключателей

Электрические аппараты являются электротехническими устройствами, с помощью которых осуществляется управление и защита электрических цепей и различного электрооборудования. По напряжению эти устройства подразделяются на аппараты напряжения до 1000 В и выше 1000 В, а по конструкции — однополюсные и трехполюсные, с гашением электрической дуги в масле, деионной решетке или газовой среде.

По назначению электрические аппараты могут быть: 1) коммутационные; 2) регулирующие; 3) пускорегулирующие; 4) ограничивающие; 5) контролирующие

По виду управляющего воздействия различают: ручные и автоматические аппараты.

Техническое обслуживание электрических аппаратов до 1000 В состоит в периодических осмотрах, проверке, чистке, и мелком ремонте. Периодичность обслуживания устанавливается местными инструкциями в зависимости от условий эксплуатации, но не реже 1 раза в 2−3 месяца.

Большая часть отказов коммутационных аппаратов происходит из-за контактов (контакты не замыкаются или не размыкаются, а также имеют увеличенное контактное сопротивление). Отдельные случаи отказов происходят по причине уменьшения сопротивления изоляции обмоток и замыкания обмоток на корпус. Отказы аппаратов могут быть внезапными и постепенными, вызванными износом и старением отдельных функциональных узлов и деталей аппаратов.

Внезапные отказы контактов аппаратов могут происходить по следующим причинам: поломка контактов, попадание токопроводящих частиц между контактами, пробой изоляции воздушного промежутка между контактами, механическая перегрузка контактов (удары, вибрации, ускорения), перекрытие промежутка контактами влагой, сваривание контактов.

Постепенные отказы контактов характеризуются изменением их геометрической формы, образование плохо проводящей или непроводящей пленки на контактах, уменьшением усилия нажатия пружин исполнительного механизма, износом контактов и увеличением зазора между ними. При техническом обслуживании электроаппаратов напряжением до 1000 В проводят следующие виды работ:

— чистку, наружный и внутренний осмотр, устранение обнаруженных дефектов и затяжку крепежных резьб;

, рукояток и т. д.

— контроль нагрева контактов, катушек и других токопроводящих элементов;

— зачистку контактов от загрязнений, окислов, подплавлений и регулировку одновременности их замыкания и размыкания;

— контроль температуры и уровня масла в маслонаполненных аппаратах (доливку масла при необходимости);

— замену плавких вставок и неисправных предохранителей;

— проверку исправности заземляющих устройств, кожухов

Во время осмотра обращается внимание на состояние рабочих контактов

и дугогасительных устройств пусковой аппаратуры, гибких связей подвижных контактов, на соответствие токов уставки отключения автомата номинальным током, наличие короткозамкнутого витка на магнитопроводе.

Автоматические выключатели осматривают не реже одного раза в год или через каждые 2000 включений, а также после каждого автоматического отключения. Нагар и копоть с внутренней стороны выключателя удаляют смоченной бензином салфеткой. При осмотре проверяют затяжку винтов, целость пружин, состояние контактов и смазывают шарниры. Во время осмотров обращают внимание на исправность защитных кожухов, в которых находятся пусковые аппараты. При нарушении уплотнений в аппарат может попасть пыль, грязь, которые увеличивают сопротивление контактных поверхностей и их нагрев, ухудшают состояние изоляции, что может привести к старению изоляции, ее пробою и аварии.

В этом пункте было рассмотрено наиболее полное и правильное обслуживание электрических аппаратов и автоматических выключателей.

11. Охрана труда

При механической обработке металла используются токарные, фрезерные, сверлильные, точильные, шлифовальные и другие станки, при работе которых применяются смазочно-охлаждающие жидкости. Они применяются в больших количествах и весьма разнообразны по составу. В результате механического разбрызгивания и испарения этих жидкостей, ее компоненты поступают в воздух в виде масляных и иных аэрозолей, а также сложных парогазовых смесей. Вдыхание их может быть причиной раздражающего влияния на органы дыхания, легочную ткань, а также неблагоприятного воздействия на другие системы организма.

Чтобы создать в производственных помещениях нормальные метеорологические условия, удалить из них вредные газы и пары, пыль обязательно предусмотрена вентиляционная система организованный воздухообмен в помещениях.

Естественная вентиляция осуществляется под влиянием разности температур и весов воздуха производственных помещений, а также ветрового побуждения. Применение естественной вентиляции требует расположения оборудования перпендикулярно продольным стенам для обеспечения свободного движения воздушных потоков. Приток воздуха в помещение предусматривается в теплый период года на высоте не более 1,8 м от пола, а в холодный период года не ниже 4 м от пола, чтобы обеспечить лучший воздухообмен, предотвратить воздействие холодного воздуха на работающих и устранить возможность простудных заболеваний. Для этого по высоте боковых проемов здания располагаются два ряда фрамуг.

Во всех производственных зданиях и сооружениях обязательно предусмотрено отопление с тем, чтобы оно обеспечивало на постоянных рабочих местах и в рабочей зоне во время проведения основных и ремонтно-вспомогательных работ поддержание температуры, соответствующей установленным нормам. Наиболее широко используется система водяного отопления, которая наиболее полно отвечает эксплуатационным и санитарно-гигиеническим требованиям.

Рабочие зоны освещаются в такой мере, чтобы рабочий имел возможность хорошо видеть процесс работы, не напрягая зрение и не наклоняясь для этого к инструменту и обрабатываемому изделию, расположенным на расстоянии не далее 0,5 м от глаза. Проходы и проезды освещаются так, чтобы обеспечивалась хорошая видимость элементов здания и оборудования, сложенных на полу заготовок и деталей, движущегося внутризаводского транспорта.

Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно осуществляется через световые проемы и выполнено в виде бокового освещения, осуществляемое через окна в наружных стенах здания.

В темное время суток, а также при недостаточном естественном освещении применяется искусственное освещение. В цехах в качестве источников общего освещения используются лампы ДРЛ, а для местного освещения люминесцентные лампы и лампы накаливания. Для эвакуации людей из помещений с числом работающих более 50 человек, если при прекращении рабочего освещения может возникнуть опасность травматизма вследствие продолжения работы производственного оборудования или наличия в помещении мест, опасных для прохода людей используется аварийное (эвакуационное) освещение. Освещенность, создаваемая аварийным освещением, необходимым для эвакуации, не менее 0,5 лк на полу помещения и 0,2 лк на открытых площадках.

Большинство металлорежущих станков являются источниками вибрации. Опасность заключается в том, что с возрастанием амплитуды вибрации возрастает и деформация оборудования, что может привести к их поломке или разрушению.

Фундаменты для станков и оборудования с неуравновешенными частями выполняются с акустическими разрывами, заполненными пористым материалом, и акустическим швом, расположенным в нижней части фундамента. Нижняя часть фундамента выполнена значительно ниже фундамента стен здания в целях уменьшения передачи на них сотрясений. При установке станков и оборудования, создающих при работе вибрации, под их станины на междуэтажные перекрытия укладывается прослойка из виброизоляционных материалов. При расчете фундамента амплитуда колебаний его подошвы не превышает 0,1−0,2 мм.

На производстве человек постоянно подвергается воздействию шума высокой интенсивности. «Шумным» технологическим оборудованием считается оборудование, на рабочих местах которого уровни шума превышают допустимые по действующим нормам, уменьшенные на 10 дБ. При проектировании предприятия предусматривается рациональное размещение отдельных зданий и цехов внутри зданий. Производства, создающие уровень звукового давления более 90 дБ, размещаются в изолированных зданиях или помещениях. Для изоляции фундаментов таких цехов устраиваются акустические разрывы, а между этими зданиями устраиваются свободные зоны, которые для большей эффективности озеленяются, так как листва хорошо поглощает звук. При планировке цехов и участков внутри здания объединяются станки и оборудование по степени их шумности. При этом помещения с большим шумообразованием располагаются с наветренной стороны. Ослабляется шум, проникающий из помещений в смежные здания, использованием звукоизолирующих стен, потолков и полов. Для снижения шума, образующегося при работе электродвигателей, насосов и вентиляторов, их устанавливают на отдельных фундаментах, а между агрегатами и фундаментом помещаются звукоизолирующие прокладки.

Средства индивидуальной защиты персонала обязательны при выполнении работ по настройке и отладке дефектов аппаратуры. Это прежде всего экраны, изготовленные из металлизированных материалов. Для защиты тела используются капюшоны, халаты или комбинезоны, выполненные из металлизированной хлопчатобумажной ткани; для защиты глаз специальные радиозащитные очки ОРЗ-5, имеющие стекла, отражающие электромагнитные излучения.

Все технологическое оборудование питается переменным током на напряжении 0,38 кВ от трансформаторной подстанции, и таким образом, является источником повышенной опасности.

Для электроустановок, расположенных в цехе, обязательно используется изолированные токоведущие провода и изделия. Провода, не имеющие изоляции, шины, приборы и аппараты с незащищёнными токоведущими частями, помещаются в специальные шкафы, ящики и другие устройства, закрывающиеся сплошными или сетчатыми ограждениями.

Список использованных источников

1. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Высшая школа, 1986.

2. Королев О. П., Радкевич В. Н., Сацукевич В. Н. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебно — метод. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. — Мн.: БГПА, 1998.

3. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. — М.: Энергоатомиздат, 1989

4. Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

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

6. Справочник по светотехнике/ Под ред. Ю. Б. Айзенберга М: Энергоатомиздат, 1995.

7. В. П. Керного. Методическое пособие по экономическому обоснованию дипломных проектов

8. Бобко Н. Н. Методические указания по выполнению раздела курсового проекта «Защита систем электроснабжения».

9. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

10. Cинягин Н.Н. и др. Система ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики. -М.: Энергоатомиздат, 1984.

11. Электротехнический справочник/ Под ред. В. Г. Герасимова- т. 2, кн. 3 М.: Энергоатомиздат, 1982.

12. М. А. Шабад. Расчеты распределительных сетей Л.: Энергоатомиздат, 1985.

13. В. А. Андреев. Защита систем электроснабжения М.: Высшая школа, 1991.

14. М. К. Полтев. Охрана труда в машиностроении М.: Высшая школа, 1980.

15. П. А. Долин. Основы техники безопасности в электроустановках М.: Энергоатомиздат, 1984.

16. Ю. А. Новак. Основные виды промышленного электрооборудования и приборов М.: Высшая школа, 1988.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой