ЭСН и ЭО механического цеха тяжелого машиностроения.. курсач 1. Курсовой проект по мдк 04. 01 Проектирование электрических сетей
 Скачать 1.12 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Пензенской области «Мокшанский агротехнологический колледж» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему: «ЭСН и ЭО механического цеха тяжелого машиностроения.» Специальность: 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы» Курсовой проект по МДК 04.01 «Проектирование электрических сетей» Выполнил: студент 4 курса 45 группы Жирнов Павел Руководитель проекта: Тарасов Алексей Иванович  Оценка ДатаПодпись   Мокшан 2022  Содержание: Введение 1.Общая часть. 1.1. Характеристика объекта ЭСН, электрических нагрузок и его технологического процесса. 1.2. Классификация помещений по взрыва-, пожара-, электробезопасности. 2. Расчетно-конструктивная часть. 2.1. Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. 2.2. Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов. 2.3. Расчет и выбор элементов ЭСН. 2.3.1. Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств. 2.3.2. Выбор линии ЭСН, характерной линии. 2.4. Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН. 3. Организационные и технические мероприятия. 3.1. Расчет заземляющего устройства электроустановок. 3.2. Расчет молниезащиты. Заключение. Литература. Введение. Системой электроснабжения называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Проект системы электроснабжения – это изображение (модель) будущей системы, представленное в схемах, чертежах, таблицах и описаниях, созданное в результате логического анализа исходных данных на основе расчетов и составлений вариантов. Проектирование системы электроснабжения любого объекта является определяющим фактором, обуславливающем его хозяйственную деятельность, нормальные условия функционирования и развитие на долгосрочную перспективу. Такими объектами народного хозяйства могут служить промышленные предприятия любой направленности, а также объекты городского и сельского хозяйства. Объектом исследования является механический цех тяжелого машиностроения промышленного предприятия. Предметом исследования является электрооборудование механического цеха тяжелого машиностроения. Цель работы - спроектировать систему электроснабжения механического цеха тяжелого машиностроения. Задачи работы: - определить электрические нагрузки характерных групп электроприемников и узлов нагрузок, а также проектируемого цеха в целом; - определить структуру системы электроснабжения цеха; - выбрать способ транспорта электрической энергии системы распределения цеха; - выбрать конструктивное исполнение электроустановок и типов электрооборудования. 1.1. Характеристика объекта ЭСН, электрических нагрузок и его технологического процесса. МЦТМ предназначен для серийного производства изделий. Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку) изделий, для дальнейшей обработки их на анодно-механических станках. Для этой цели в цехе установлено основное оборудование: обдирочные, шлифовальные, анодно-механические станки и др. Все электроприёмники цеха относятся к потребителям 2 и 3 категории надежности по электроснабжению. Электроприёмники 2 категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприёмники 3 категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения 1 и 2 категорий. Классифицируют электроприёмники по напряжению, роду тока, мощности, режиму работы. По напряжению электроприёмники различают на низковольтные и высоковольтные. Низковольтные – напряжение их составляет до 1000В, и высоковольтные – напряжением более 1000В. Всё электрооборудование в МЦТМ относится к потребителям низкого напряжения, так как все установки работают от сети 220/380В. По роду тока различают электроприёмники, работающие от: а) сети переменного тока промышленной частоты 50Гц; б) сети переменного тока повышенной или пониженной частоты; в) сети постоянного тока. В МЦТМ все электроприёмники работают от сети переменного тока промышленной частоты 50Гц. По мощности электроприёмники различают: малой мощности – до 10кВт; средней мощности – до 100кВт, большой мощности – свыше 100кВт. В цехе всё электрооборудование является электроприёмниками средней мощности. По режиму работы электроприёмники делят на три группы: а) длительный режим – это режим, в котором электрические машины работают длительное время, при этом не перегреваясь; б) повторно-кратковременный режим – это режим, в котором рабочие периоды работы чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает десяти минут; в) кратковременный режим – это режим, в котором рабочий период не столько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды. В МЦТМ все электроустановки работают только в длительном режиме. 1.2 Классификация помещений по взрыва-, пожара-, электробезопасности. Зоны класса В-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях и т.п. Зоны класса В-II - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы, например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов. Зоны класса В-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей. К зоне класса В-I относится склад тарных химикатов, к зоне класса B-II относится станочное отделение и склад готовой продукции. Классификация помещений по пожароопасности: Зоны класса П-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61оС. Зоны класса П-II - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыль или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 к объему воздуха. Зоны класса П-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых хранятся или обращаются твердые горючие вещества. Зоны класса П-III - расположенные вне помещения зоны, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°C или твердые горючие вещества. К зоне класса П-II относится станочное отделение, склад готовой продукции. К зоне класса П-III относится склад тарных химикатов. Классификация помещений по электробезопасности: Помещение без повышенной опасности (сухое, хорошо отапливаемое, помещение с токонепроводящими полами, с температурой 18—20°, с влажностью 40—50%.) Помещение с повышенной опасностью (где имеется один из следующих признаков: повышенная температура, влажность 70—80%, токопроводящие полы, металлическая пыль, наличие заземления, большого к-во оборудования).  Помещения особо опасные, в которых имеется наличие двух признаков из второй группы или имеются в помещении едкие или ядовитые взрывоопасные вещества.К помещениям без повышенной опасности относится склад готовой продукции, архив, начальник цеха, бытовка и душевая. К помещениям с повышенной опасностью относится станочное отделение. 2.1Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на 3 следующие категории: 1 категория: электроприемники, перерыв электроснабжения, которое может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Из состава электроприемников 1 категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного остального производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров. 2 категория: электроприемники перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта. Нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. 3 категория: все остальные электроприемники не попадающие под определение 1 и 2 категории. Электроприемники 1 категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от 2 независимых взаиморезервирующих источников питания и перерыв их электроснабжения от 1 источника питания может быть допущен на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников 1 категории должно предусматриваться дополнительное питание от 3-го взаиморезервирующего источника питания. В выпускной квалификационной работе требуется разработать систему электроснабжения механического цеха тяжелого машиностроения (МЦТМ) промышленного предприятия. МЦТМ получает электроснабжение (ЭСН) от главной понизительной подстанции (ГПП) завода. Расстояние от ГПП до цеховой трансформаторной подстанции (ТП) - 1,2км. Напряжение 10кВ. Потребители цеха относятся ко 2 и 3 категории надежности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде. Количество рабочих смен – 2. Грунт в районе цеха - песок с температурой t плюс 200 С. Каркас здания МЦТМ смонтирован из блоков - секций длиной 6 метров каждый. Размеры цеха A*B*H= 48*30*9 метров. Вспомогательные, бытовые и служебные помещения – двухэтажные, высотой 4м. Перечень электрооборудования цеха представлен в таблице 1. Мощность электропотребления (Pэп) указана для одного электроприемника. Расположение основного оборудования показано на плане, представленном на рисунке 1. Таблица 1 - Перечень электрооборудования МЦТМ
 Рисунок 2- принципиальная схема  2.2. Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов. Расчет электрических нагрузок ведется по уровням проектирования. Первый уровень - расчет нагрузок по каждому распределительному пункту или шинопроводу. Второй уровень - расчет нагрузок на шинах НН ТП. Третий уровень - расчет нагрузок на шинах НН ГПП. Четвертый уровень - определение мощности, генерируемой в данном районе. Расчет электрических нагрузок в цехе ведется методом коэффициента максимума. Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников. Рм = Км Рсм (1) Qm=K1mQсм (2) Sm=  2m+ Q2m (3)где Рм - максимальная активная нагрузка, кВт; Qм - максимальная реактивная нагрузка, квар; Sм - максимальная полная нагрузка, кВА; Км - коэффициент максимума активной нагрузки; К'м - коэффициент максимума реактивной нагрузки; Рсм - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт; Qсм - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар. Рсм = КиРм (4) Qсм = Рсмtgϕ (5) где Кu - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации Рн - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт; tgφ - коэффициент реактивной мощности. Коэффициент максимума активной нагрузки определяется по определяется по формуле Км = F(Ки, пэ), (6) Км=1+  (7)где nэ - эффективное число электроприемников, которое может быть определено по упрощенным вариантам пэ = F(п, т, Ки.ср, Рн), (8) где Ки.ср - средний коэффициент использования группы электроприемников Кср=  (9)п - фактическое число электроприемников в группе; т - показатель силовой сборки в группе. Р m=  (10)(10)где Рн.нб, Рн.нм – номинальные, приведенные к длительному режиму, активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт. Коэффициент максимума реактивной нагрузки в соответствии с практикой проектирования принимается К'м = 1,1 при пэ ≤ 10; К'м = 1 при пэ > 10. Максимальный расчетный ток группы электроприемников: Im=  (11)Расчеты по формулам (1…11) сведены в таблицу 2. 
 
Окончание таблицы 2 Общие сведения о компенсирующих устройствах Компенсирующие устройства (КУ) предназначены для компенсации реактивной мощности и реактивных параметров передачи в электрических сетях. На промышленных предприятиях применяют следующие КУ: - для компенсации реактивной мощности – синхронные двигатели и параллельно включаемые батареи силовых конденсаторов; - для компенсации реактивных параметров передачи – батареи силовых конденсаторов последовательного включения. В силу своей простоты эксплуатации, простоты монтажных работ вследствие малой массы, а также малыми потерями активной мощности на выработку реактивной на промышленных предприятиях для компенсации реактивной мощности широкое применение нашли конденсаторы, а также составленные из них батареи и конденсаторные установки. Расчет и выбор компенсирующего устройства Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлимой частью задачи электроснабжения. КРМ не только улучшает качество электро энергии в сетях, но и является одним из основных способов сокращения электроэнергии. Расчетная реактивная мощность компенсирующего устройства определяется из соотношения Q к. у.= Р ⋅ tgϕ – tgϕ (12) где Рсм – средняя нагрузка за смену, кВт; tgφ, tgφк – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения cosφк = 0,92…0,95. Принимаем cosφк = 0,95, откуда tgφк = 0,33. Значения Рсм, tgφ определяются по таблице 2. По формуле (12) определяем расчетную реактивную мощность компенсирующего устройства Qк. у. = 209,91⋅(1,37 − 0,33) = 218,3квар По полученному значению Qку в качестве компенсирующего устройства по [ выбираем комплектную конденсаторную установку типа УКЛ(П)Н-0,38-216-108УЗ, откуда стандартное значение мощности компенсирующего устройства: Qк.ст = 1х216 = 216квар Фактические значения tgφф и cosφф после компенсации реактивной мощности определяются по формулам tgφф=  (13)cosφф=cos(arctgφф) (14) Определяем фактические значения tgφфи cosφфпо формулам tgφф =  (15)cosϕ ф = cos(arctg0,34) = 0,94 . ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Общие сведения о силовых трансформаторах Трансформатор – электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электри ческих станций к потребителям.  С помощью трансформаторов напряжение повышается от генераторного до значений, необходимых для электропередач системы (35…750кВ), а также многократное ступенчатое понижение напря жения до значений, применяемых непосредственно в приемниках электро энергии (0,22…0,66кВ). Силовые трансформаторы классифицируют: - по условиям работы – на трансформаторы, предназначенные для работы в нормальных и специальных условиях; - по виду изолирующей охлаждающей среды – на масляные, сухие, за полненные жидким негорючим диэлектриком и с литой изоляцией; - по типам, характеризующим назначение и основное конструктивное исполнение (однофазные или трехфазные), наличие и способ регулирования напряжения и т.д. Силовые трансформаторы имеют следующие основные параметры: - номинальная мощность; - номинальные напряжения обмоток; - условные обозначения схем и групп соединения обмоток; - вид переключения ответвлений (РПН – переключение под нагрузкой, ПБВ – переключение без возбуждения); - потери холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ); - напряжение КЗ; - ток ХХ на основном ответвлении. Расчет и выбор трансформаторов На основании расчетов, произведенных в главах 4 и 5, для выбора трансформаторов составляем таблицу 3. Таблица 3 – Сводная ведомость нагрузок
Как было установлено в главе 2, в соответствии с категорией ЭСН цеховая ТП является однотрансформаторной. Определяем потери мощности в трансформаторе в соответствии с соотношениями ∆РТ =0,02*Sм.нн (16) ∆QТ =0,1*Sм.нн (17) ∆SТ = ∆РТ + ∆QТ Производим расчет по формулам (15…17), данные заносим в таблицу 3 ∆РТ = 0,02 ⋅560 = 11,2кВт ; ∆QТ = 0,1⋅560 = 56квар ; ∆SТ =  + =57,11кВАМаксимальные активная, реактивная и полная мощности цеха со стороны высокого напряжения: Рм(вн) = Рм(нн) + ∆РТ ; (18) Qм(вн) = Qм(нн) + ∆QТ (19) S м(вн) = Рм(вн) + ∆Qм.вн (20) Производим расчет по формулам (18…20), данные заносим в таблицу 3 Рм(вн) = 550,87 +11,2 = 562,07кВт Qм(вн) = 100,54 + 56 = 156,54квар S м вн 562,07 156,54 583,46кВА Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь и с компенсацией реактивной мощности SТ≥ S р= S м(вн) = 583,46кВА На основании приведенного расчета по выбираем для установки на цеховой ТП трансформатор ТМ-630/10/0,4. Коэффициент загрузки трансформаторов определяется по формуле Кз=  (21)где п - количество трансформаторов. Определим коэффициент загрузки трансформатора, установленного на цеховой ТП, по формуле Кз=  Для однотрансформаторных цеховых ТП коэффициент загрузки транс форматора составляет Кз = 0,9-0,95 [9, стр. 15], следовательно, для проекти руемой цеховой ТП трансформатор выбран верно | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||