Записка Богачев. Подпись и дата
 Скачать 0.68 Mb.
|
ВВЕДЕНИЕ Система электроснабжения – совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих энергоснабжение (электроснабжение, теплоснабжение) района, города, предприятия. Электроэнергетика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света. Системы электроснабжения промышленных предприятий должны обеспечивать следующее: 1 экономичность; 2 надежность электроснабжения; 3 безопасность и удобство эксплуатации; 4 качество электрической энергии; 5 гибкость системы (возможность дальнейшего развития), 6 максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей. Цели КП: 1 – систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений по общепрофессиональным и специальным дисциплинам; 2 – углубление теоретических знаний в соответствии в заданной темой; 3 – формирование умений применять теоретические знания при решении поставленных вопросов; 4 – формирование умений использовать справочную, нормативную и правовую документацию; 5 – развитие творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности; 6 – подготовка к итоговой государтсвенной аттестации 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ 1.1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ Сварочный участок (СУ) предназначен для подготовительных работ с изделиями. Он является частью крупного Механического цеха завода тяжелого машиностроения. На сварочном участке предусмотрены работы различного назначения: ручная электродуговая сварка и наплавка, полуавтоматическая и автоматическая импульсная наплавка под слоем флюса т.п. Он оборудован электроустановками (ЭУ): термическими сварочными, вентиляционными, а также Металлообрабатывающими станками. Транспортные операции осуществляется с помощью кран-балки, электротали, наземных электротележек, ленточных конвейеров. Участок имеет Механическое, термическое отделение, сварочные посты, отделение импульсной наплавки, где размещено основное оборудование. Электроснабжение (ЭСН) обеспечивается от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ, расположенной на расстоянии 50 м от здания участка. В перспективе от этой же ТП предусматривается ЭСН станочного участка с дополнительной нагрузкой (P=800 кВт; cos j=0,85; Кп=0,6). Электроприемники, обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция и кондиционирование) относятся к 2 категории надежности ЭСН, а остальные – к 3.Количество рабочих смен -2. Выполняются радиальные схемы кабелями или проводами в трубах или коробах. Достоинства: высокая надежность (авария на одной линии не влияет на работу приемников, получающих питание от другой линии) и удобство автоматизации. Повышение надежности радиальных схем достигается соединением шин отдельных РП резервирующими перемычками, на коммутационных аппаратах которых может выполняться схема АВР - автоматического ввода резервного питания. Недостаток: дороговизна, ограниченная гибкость сети при перемещениях технологических механизмов, связанных с изменением технологического процесса. Категорией надёжности электроснабжения называют способность электрической системы обеспечивать предприятие и отдельные объекты электроэнергией надлежащего качества без аварийных перерывов. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники (ЭП) разделяются по правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на три категории. Различают 3 категории надёжности электроснабжения: 1 категория - к ней относятся электропотребители, перерыв в электроснабжении которых может вызвать угрозу жизни человека, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции и т.д. Потребители этой категории питаются от двух независимых источников электроэнергии. Перерыв электроснабжения допускается на время автоматического переключения с одного источника на другой. 2 категория - к этой категории относятся электропотребители, перерыв в электроснабжения которых может вызвать массовый недовыпуск продукции и простой рабочих, нарушение жизнедеятельности городских и сельских жителей. Питание потребителей осуществляется от двух независимых источников. При выходе из строя одного источника энергии переключение на другой источник энергии производит выездная оперативная бригада или оперативный персонал. К 3 категории относятся все остальные электропотребители. Количество рабочих смен - 2. Потребители ЭЭ цеха имеют 2 и 3 категорию надежёности. Основные потребители станки различного назначения (точильно-шлифовальный, настольно-сверлильные, токарные, слиткообдирочные, горизонтально-фрезерные, продольно-строгательные, анодно-механические) мощностью от 2 до 75 кВт. Общая суммарная номинальная мощность по объекту составляет 391,5 кВт. Электропотребители подключены на трёхфазное напряжение 380В (вентиляторы, станки, полуавтоматы, тельфер, манипуляторы), на однофазное напряжение 220В (осветительная нагрузка) и работают в повторно-кратковременном режиме. Потребители, работающие в длительном режиме, отсутствуют. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый. Размеры цеха А х В х Н= 48 х 30 х 9 . Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м. 1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро- и электробезопасности Электромеханический цех являются сухими помещениями с нормальной средой, температура окружающей среды не превышает 30°С, отсутствует химически активная среда, пожаро- и взрывоопасные вещества. Степень защиты оболочки электрооборудования IP 44. 2. РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Расчет электрических нагрузок Расчет силовой нагрузки выполнен методом коэффициента использования. Для определения расчетных нагрузок по методу коэффициента использо-вания необходимо знать установленную мощность Рном группы приемников и коэффициенты мощности cosφ и использования Kи данной группы, определяемые по справочникам материалам. Расчет освещения производим двумя методами. Методом удельной мощности, этим методом рассчитывается помещения с малой площадью. И методом коэффициентом использования, этим методом расчитывается большие горизонтальные поверхности. 2.1.1 Проектирование и расчет электрических осветительных сетей Виды систем освещения. Существуют следующие виды производственного освещения: естественно, искусственное, совмещенное. Естественное освещение – освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающийчерез световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение подразделяется на: Боковое – естественное освещение помещения через световые проемыв наружных стенах; верхнее – естественное освещение помещения через фонари, световые прое-мы в стенах в местах перепада высот здания; комбинированное (верхнее и боковое) – сочетание верхнего и бокового естественного освещения. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило естественное освещение. Без естественного освещения проектировать помещения, которые определены соответствующими главами Строительных Норм и Правил. Процесс проектирования естественного освещения производственных помещений осложняется рядом обстоятельств, присущих естественному источнику света. К ним относятся, прежде всего, непостоянство естественного света. На естественное освещение производственных помещений оказывают влияние эксплуатационные условия, характер застекления светопроёмов, загрязнение стекол и др. Искусственное освещение – освещение помещения только источниками искусственного света. Искусственное освещение подразделяется на следующие виды: Рабочее – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий; Аварийное – разделяется на освещение безопасности и эвакуационное освещение; Охранное – освещение в нерабочее время; Дежурное – освещение в нерабочее время. Искусственное освещение может быть двух систем: Общее освещение – освещение, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализированное освещение): комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное; местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения производственных рабочих мест не допускается. Искусственное рабочее освещение предназначенно для создания необходимых условий работы и нормальной эксплуатации зданий и территорий. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Совмещенное освещение производственных зданий следует предусматривать: - для производственных помещений, в которых выполняются работы I – III разрядов; - для производственных и других помещений в случаях, когда по условиям технологии, организации, организациипроизводства или климата в месте строительства требуются объемно-планировочные решения, которые не позволяют обеспечить нормированное значение КЕО (многоэтажные здания большой ширины, одноэтажные многопролетные здания с пролетами ширины и т.п., а также в случаях, когда технико-экономическая целесообразность совмещенного освещения по сравнению с естественным подтверждена соответствующими расчетами. В соответствии со «Строительными нормами и правилами» СНиП 23-05-95 освещение должно обеспечить: санитарные нормы освещенности на рабоих местах, равномерную яркость в поле зрения, отсутствие резких теней и блескости, постоянство освещенности по времени и правильности направления светового потока. Расчет методом удельной мощности Этим методом расчитываются помещения с малой площадью. Величина  ,Вт/ зависит от индекса помещения i и нормированной освещенности помещения Ен, лк. Производим расчеты для Механического отделения. Выбираем тип светильника. Тип светильника ЛПП 2х40 Вт, габариты светильника 1,285х0,175х0,114 (ДхШхВ).  Рисунок 1- Внешний вид светильника ЛПП Характеристики светильника ЛПП : Номинальное напряжение 220 В 50 Гц; Степень защиты - IP65; Климатическое исполнение - УХЛ4; Источники света - трубчатые люминесцентные лампы Ø 26 мм мощностью 40 Вт; Цоколь - G13; Электромагнитный ПРА; Вес - 3,6 кг. Корпус изготовлен из ударопрочного полистирола серого цвета и снабжен прочными защелками для герметичного соединения с рассеивателем. Рассеиватель изготовлен из негорючего ABS, устойчивого к ультрафиолетовому излучению. Обладает хорошими оптическими свойствами, высокой механической прочностью и легкостью. Конструкция рассеивателя обеспечивает высокоэффективную светопередачу. Отражатель выполнен из листовой стали и окрашен в белый цвет с применением технологии порошковой покраски, что обеспечивает необходимую долговечность и высокие отражающие свойства. Оболочка светильника обеспечивает: - коррозийную стойкость, - влагоустойчивость, - кислотоустойчивость. Нормированная освещенность Ен в данном помещении согласно таблице в СНиП 23-05-95 равна 300 лк. Габариты помещения: А=12 м, В=6 м, Н=2,6 м. Высчитываем площадь помещения S, S=A*B (1)  Определим высоту подвеса светильника h, м  (2)где H- высота помещения, м hp-высота рабочей поверхности, м hc-высота свеса светильника от потолка, м  Определим индекс помещения i по формуле:  (3) По таблице 7.2 СП 52.13330.2016 определяем  Определим установочную мощность Pуст, Вт  (4) Определим количество светильников n  (5) где nл – количество ламп Рл-мощность одной лампы  Принимаем к установке 11 светильников. Для определенного фактического количества светильников определим количество рядов и расстояние между ними.  (6)Где λ для люминисцентных светильников равна 1,1, а для ламп накаливания 1,15  В данном помещении устанавливаем светильники в 1 ряд. И расстояние крайних светильников до стен l, м  (7)Где 0,3-0,5 зависит от размера помещений, данное помещение маленькое и поэтому используем значение 0,3  Расстояние от стен 1 м. Устанавливаем 11 светильников. Для энергоэффективности заменяем ЛП светильника мощностью 40 Вт на светодиодные LC-NSIP-40 Вт 135*1280 IP65. Расчет освещения остальных помещений аналогичен, результаты сводим в таблицу №1 (Приложение 1). 2.1.2 Расчёт силовой сети электромеханического цеха Для каждого типа электроприемников по справочнику определяем: Ки-коэффициенты использования cosⱷ-коэфициент мощности tgⱷ-тригонометрическая функция Определяем установленную мощность для каждого типа электроприемников группы. Для приемников, работающих в длительном режиме работы  (8)Для приемников, работающих в повторно-кратковременном режиме: для ГПМ  (9)где ПВ – продолжительность включения в относительных единицах. Если в группе есть несколько одинаковых электроприемников, то при расчете установленной мощности нужно учесть их количество – n. Расчет РП№1 Исходные данные Манипуляторные электрические Pном=3,2 кВт, n=2, Ku=0,14, cosⱷ=0,5. Точильно-шлифовальнве станки Pном=2 кВт, n=1, Ku=0,14, cosⱷ=0,5. Настольно-сверлильные станки Pном=2 кВт, n=2, Ku=0,14, cosⱷ=0,5. Анодно-механические станки Pном=75 кВт, n=1, Ku=0,14, cosⱷ=0,5. Определим суммарную мощность ∑Pном для каждого ЭП по формуле  (10)    Определим суммарную мощность для всего РП№1 ∑Рном РП№1 по формуле:  (11)∑Pном РП№4=6,4+2+4+75+=87,4 кВт Определяем активную мощность Pсм для каждого ЭП по формуле:  (12)    Определим суммарную мощность ∑ Pсм кВт РП№1 по формуле:  (13)∑Pсм=0,9+0,28+0,56+10,5=12,35 кВт Определим реактивную мощность Qсм для каждого ЭП по формуле:  (14)    Вычисляем суммарную реактивную мощность для РП№1 ∑Qсм РП№1 квар по формуле:  (15)∑Qсм РП№1=1,55+0,48+0,97+18,17+=21,17 квар Определим показатель силовой сборки m по формуле:  (16) Определим среднее значение коэффициента использования Kис по формуле:  (17) Определяем эффективное число электроприемников данной группы. Способ определения nэ зависит от значения модуля силовой сборки m; коэффициента использования Kи гр и количества электроприемников в данной группе. Если m ≤ 3, n> 4, то n=nэ без «токоприемников малой мощности», мощность которых меньше 5% от установленной мощности всей группы. Если m> 3; Kи гр≥0,2; то  (18)Где Pном макс1-наибольшая установленная мощность одного приемника из группы. Если m>3, Kи гр <0,2, то nэ определяем по графикам nэ=f(n*, p*) Определяем относительные величины числа электроприемников n* и мощности P*.   Где n1 – количество электроприемников данной группы, мощность каждого из которых, равна или больше половины мощности наиболее мощного электроприемника данной группы. n – общее количество электроприемников данной группы; ∑ Pном1 – суммарная установленная мощность электроприемников n1; ∑Pном- суммарная установленная мощность всех рабочих электроприемников данной группы. Зная n* и P* по таблице находим  и определяют эффективное число ЭП по формуле: (19)Примечание: Если в результате расчета nэ получится что nэ > n, то в дальнейших расчетах принимаем nэ = n (но без учета «маленьких» электроприемников,) В нашем случае  смотрим в таблице 1.5.2 ,  Зная nэ и Kис по таблице определяют коэффициент максимума Kм  Определим максимальную активную мощность Pм кВт по формуле:  (20) Определим максимальную реактивную мощность Qм квар по формуле:  (21)Где K м-коэффициент максимума реактивной мощности равный 1,1  Определяем максимальную полную мощность Sм кВА по формуле:  (22) Определяем расчетный ток Iр А по формуле:  (23) Аналогичным способом расчитываем остальные РП. Все полученне данные заносим в таблицу №2 (Приложение 2). 2.2 Компенсация реактивной мощности Электроприёмники промышленных предприятий требуют для своей работы активной и реактивной мощности. Этими электроприёмниками являются асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи. Снижая потребление электроприёмниками реактивной мощности, можно уменьшить установленную мощность источников питания, увеличить пропускную способность системы электроснабжения, не увеличивая сечения проводников; при этом уменьшается сдвиг фаз между током и напряжением, а cosφ (коэффициент мощности) увеличивается. Оптимальный коэффициент мощности, задаваемый МОСЭНЕРГО, cosᵩ =0,95 и tanᵩ =0,33 Для увеличения расчетного коэфициента мощности до оптимального значения в качестве компенсирующих устройств применяем конденсаторные установки. Исходные данные: cosᵩ = 0,69 , Рм=101,6 кВт, Qм=106, 3 квар, tanᵩ =1,05 Расчетную реактивную мощность КУ можно определить по формуле:  (24)где Qку – расчетная мощность КУ, квар; α – коэффициент, учитывающий повышение cosᵩ естественным способом, принимается α = 0,9 tgᵩ и tgᵩк – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации  Выбираем 2 компенсирующих устройства УКРМ 0,4 на 33 кВАр Таким образом Qку ст=66 квар Определяем фактические значения tanᵩ и cosᵩ по формуле:  (25) При tanᵩ =0,32 , cosᵩ = 0,95 Расчитываем полную максимальную мощность объекта при подключении компенсирующего устройства Sм  (26) Расчитаем ток:  Все полученные данные заносим в таблицу №2 (Приложение 2). 2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов Загрузка трансформаторов для двухтрансформаторной ТП в рабочем режиме должна быть не менее 70%, а в аварийном режиме не более 140%. Мощность трансформаторов выбирают на основании расчетных максимальных нагрузок проектируемого объекта на низкой стороне с учетом компенсирующего устройства. Исходя из категорий надежности, необходимо выбрать трансформатор. Сторонняя нагрузка 200 кВА. Для выбора расчитываем максимальную расчетную мощность Sp тр, кВА  (27)Где n – количество трансформаторов B – коэффициент загрузки, т.к. категория потребителей 2, то β = 0,8  Выбираем трансформатор типа ТСЗ 100/10/0,4 УЗ (2 шт.) Проверяем выбранные трансформаторы аварийным перегрузом В2, % в течении четырех часов  (28)Где Sном тр – номинальная мощность выбранного трансформатора  Полученное значение не превышает 1,6 %, следовательно, выбранный трансформатор проходит проверку аварийным перегрузом. Проверим выбранный трансформатор на возможность работы в режиме системного перегруза В3,%  (29) Полученное значение не превышает 0,8 %, следовательно, выбранный трансформатор проходит проверку системным перегрузом и подходит для использования на нашем производстве.  Рисунок 2 - Внешний вид силового трансформатора ТЗС 100 кВА 6/ 6,3 / 10 / 10,5 кВ Паспортные данные трансформатора ТЗС 100 кВА 6/ 6,3 / 10 / 10,5 кВ: - мощность 100 кВА - напряжение ВН 10,5 кВ, НН 6 кВ - схемах и группа соединение обмоток Y/Yн-0 ▲/Yн-11 - потери ХХ – 0,45 кВт; КЗ – 1,45 кВт - напряжение КЗ -3,5% - масса – 0,7 т Трансформатор оборудован металлическим защитным кожухом и благодаря этому имеет степень защиты IP21. Они устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, к которым представляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты, обмотки и изоляционные детали активной части трансформаторов выполнены из материалов, не поддерживающих горения. Трансформаторы имеют высокую надежность, требуют минимальных затрат на обслуживание, экономичны, просты в эксплуатации. Трансформатор состоит из следующих основных сборочных единиц: - магнитопровода; - обмоток, размещенных на магнитопроводе (активной части); - отводов (вводов, шин ВН и НН); - металлического защитного кожуха. 2.4 Выбор и проверка защитных аппаратов При воздействии длительных перегрузок на провода и кабели, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к износу их изоляции, что может привести к пожарам, взрывам. Автоматический выключатель является наиболее совершенной защитой, срабатывающей при КЗ или перегрузках в линии. В шлифовальном цеху устанавливаются автоматические выключатели фирмы ABB c высокой степенью защиты с тепловыми и электромагнитными расцепителями. Автоматические выключатели выбираются исходя из условий: Iн.а. ≥ Iн.эп ≥ Iт.р. (30) Где Iн.а – номинальный ток автоматического выключателя Iн.эп – номинальный ток электроприемника Iт.р. – ток теплового расцепителя Uн.а. ≥ U сети (31) Uн.а. – номинальное напряжение автоматического выключателя U сети – напряжение сети В нашем случае напряжение сети 380 В, следовательно, номинальное напряжение выбранных автоматов будет 400 В. Для примера рассчитаем номинальный ток РП№1, А по формуле  (32)Исходные данные:
 Расчитываем ток теплового расцепителя Iт.р. Iт.р. = K * Iн (33) Где K – коэффициент для линии; с одним электроприемником равен 1,35 и два и более электроприемников равен 1,15. В нашем случае электроприемников больше двух K = 1,15  Полученные данные заносим в таблицу №4. По каталогу выбираем автоматический выключатель фирма IEK, марки ВА 88-37 на 80А с током отключения Iоткл = 25 кА На следующем примере рассчитаем параметры автоматического выключателя для точильно-шлифовального станка.
Расчитываем номинальный ток ЭП №4 IнЭП№6, А по формуле 32:  Рассчитаем ток теплового расцепителя ЭП №4 Iт.рЭП№4, А по формуле 33: Так как ЭП рассчитывается один то K=1,35  По каталогу выбираем автоматический выключатель фирма IEK, марки ВА88-32 3Р на 12,5А с током отключения Iоткл = 25 кА. Данные заносим в таблицу №4.  Рисунок 3 – Внешний вид автоматического выключателя ВА88-32 3Р 12,5 А 25 кА Силовые автоматические выключатели ВА88-32 3Р 12,5 А 25 кА уникальное решение российских инженеров, автоматы разработаны для проведения тока в стандартном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузке, недопустимых снижениях напряжения. Двойная изоляция обеспечивает полное разделение силовой и вспомогптельных цепей, что обеспецивает высокую безопастность оператору при обслуживании и проверки. Автомат ВА88-32 IEK в базовой комплектация состоит из переходных шин или кабельных наконечников, межфазных перегородок, комплекта винтов и гаек для подсоединения проводников, комплекта винтов для крепления автоматического выключателя к монтажной панели.При помощи специальных скоб автоматы ВА88-32 можно монтировать на DIN-рейку. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||