Проектирование электроснабжения цеха

Задание

 

 

Пункты требующие расчета или описания:

 

 

1. Краткая характеристика электроприемников цеха.
2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха.
3. Расчет электрических нагрузок цеха.
4. Выбор марки и сечения токоведущих частей.
5. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры.
6. Выбор мощности трансформаторов подстанции.
7. Компенсация реактивной мощности.
8. Расчет питающей линии 10 кВ.
9. Конструктивное выполнение цеховой сети.

 

 

 

Графическая часть:

 

 

1. План участка сети 0,4 кВ.
2. Схема электрической сети 0,4 кВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

 

         Пояснительная записка содержит 30 страниц, в том числе 4 таблицы, 2 чертежа формата А1, 2 приложения.

         В данном проекте произведен расчет электроснабжения участка механического цеха. Который включает в себя выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха, расчет электрических нагрузок участка цеха, выбор марки и сечения токоведущих частей, выбор коммутационной и защитной аппаратуры. А также выполнен выбор устройств компенсирующих реактивную мощность, рассчитана питающая линия на 10 кВ и выбрано конструктивное выполнение цеховой сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Задание……….……………………………………………………………..…1 Аннотация……………………………………………………………………..2 Содержание………………………………………………………………………….3 Введение……………...……………………………………………………………...4 1.Краткая характеристика электроприемников цеха………………………...5 2.Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха …..………...……….6 3.Расчет электрических нагрузок цеха ….………………………...………….7 4.Выбор марки и сечения токоведущих частей (проводов, кабелей,

шинопроводов)………………………………………………………………….13

5.Выбор коммутационной и защитной аппаратуры …………………….….16 6.Выбор мощности трансформаторов подстанции ………………………....22 7.Компенсация реактивной мощности ……………………...……………....24 8.Расчет питающей линии 10 кВ ………………………………………….….25 9.Конструктивное выполнение цеховой сети …………………...………..…29 Список использованной литературы ………………………….……………..30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 

          Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1кВ (наиболее распространенным является напряжение 0,4 кВ). На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений помещений.

         В соответствии с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на следующие классы: помещения с нормальной средой, жаркой, влажной, сырой, особо сырой, пыльной, химически активной, с пожароопасными и взрывоопасными зонами.

Помещения со взрыво- и пожароопасными зонами имеют особую классификацию, обусловленную различными условиями образования взрыво- и пожароопасных веществ и смесей.

         При проектировании электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает решающее влияние на степень защиты применяемого оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Краткая характеристика электроприёмников цеха.

 

 

        При определении электрических нагрузок действующих или проектируемых промышленных предприятий необходимо учитывать режим работы, мощность, напряжение, род тока и надежность питания электроприемников.

         По режиму работы электроприемники могут быть разделены на три группы:

 

         - с продолжительным режимом работы;

 

         - с повторно-кратковременным режимом работы;

 

         - с кратковременным режимом работы.

 

        Нагревательные печи, сушильные шкафы - составляют группу электроприёмников, работающих в продолжительном режиме с постоянной или мало меняющейся нагрузкой. Печи и сушильные шкафы мощностью 2,5÷70 кВт относиться к потребителям малой и средней мощности, питаются от напряжения 380 В промышленной частоты 50Гц.

       Станки работают длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отклонениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться  до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин. По мощности относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц.

       Вентиляторы – работают в продолжительном режиме, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, неизменной или мало меняющейся нагрузкой. Относятся к потребителям малой и средней мощности, питаются от сети 380В промышленной частоты.

Кран – работает в повторно кратковременном режиме с продолжительностью выключения 40%. Мощность 2,2 кВт, питается от сети 380В промышленной частоты 50 Гц.

       Сварочные трансформаторы – работают в повторно кратковременном режиме с постоянными большими бросками мощности, продолжительностью включения 40%, мощность 48 кВА, питается от сети 380 В промышленной частоты 50 Гц.

             Механический участок относится к потребителям второй категории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха

 

 

 

 

Схемы электрических сетей должны обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии, быть удобными в эксплуатации. При этом затраты на сооружение линии, расходы проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными. Цеховые сети делятся на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются электроприемники.

Радиальная схема характеризуется тем, что от источника питания, например от распределительного щита трансформаторной подстанции, отходят линии, пи- тающие мощные электродвигатели или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие электроприемники малой мощности. Данная схема, несмотря на высокую стоимость и большую длину кабельных линий обладает существенными достоинства- ми: простота в эксплуатации, высокая надежность, простота применения релей- ной защиты и автоматики.

Магистральные схемы в основном применяют при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. Они не требуют установки распределительного щита на подстанции, и энергия распределяется по совершенной схеме блока «трансформатор - магистраль», что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции. При магистральных схемах, выполненных шинопроводами ШМЛ и ШРА, перемещение технологического оборудования не вызывает переделок сети. К недостаткам магистральных сетей следует отнести недостаточную надежность электроснабжения, так как схеме повреждение магистрали после трансформатора ведет к отключению всех потребителей.

         Учитывая особенности радиальных и магистральных сетей, обычно применяют смешанные схемы в зависимости от характера производства, условий окружающей среды и т.д. Для электроснабжения механического цеха выбираем смешанную схему: от распределительного щита трансформаторной подстанции отходит два распределительных шинопровода типа ШРА, к которым подключаются распределительные пункты, к которым, в свою очередь, с помощью проводов подключаются электроприемники цеха.

РП представляют из себя шкафы распределительные серии ПР 8501, укомплектованными вводными выключателями серии ВА 50 – ХХ и выключателями распределения серии ВА 57 – ХХ.

Группы электроприемников подключаются к групповым силовым распределительным пунктам РП-1 – РП-6. Подключение электроприемников производится при помощи алюминиевого провода с резиновой изоляции в хлопчатобумажной оплетке в трубах, проложенных в полу.

 

3. Расчет электрических нагрузок цеха

 

 

Расчет электрических нагрузок ведем методом упорядоченных диаграмм, с применением коэффициента расчетной нагрузки. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Порядок заполнения таблицы 1:

1. групповая номинальная мощность Р_ном определяется как сумма номи- нальных мощностей электроприемников, относящихся к данной группе;

2. модуль сборки для узла питания определяют по формуле: m= ( P_HMAX/P_HMIN ) >3 или <3;

3. мощность за одну смену определяется по формулам:

 

Р_см = к_и·Р_н, Q_см = tgφ·P_см

 

4. для узла питания средневзвешенные значения коэффициента использова- ния и коэффициента мощности определяют по формулам:

К_и.св = ∑Р_см/∑Р_н, tgφ = ∑Q_см/∑Р_см

 

6. эффективное число электроприемников п_эф - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетной мощности Р_р, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.

В соответствии с практикой проектирования систем электроснабжения ус- тановлено, что:

а) если К_и > 0,2, a m < 3, то n_э = n

 

б) если К_и < 0,2, a m < 3, то n_э не определяется, а расчетная нагрузка будет:   Р_р = К_з∑Р_н,

где

K_з = 0,75 - для повторного кратковременного режима;

К_з = 0,9 - для продолжительного режима;

К_з = 1,0 - для автоматических линий.

в) если К_и > 0,2, a m > 3, то:

 

 

 

   г) если К_и < 0,2, a m > 3, то:

эффективное число электроприёмников (n_э) определяется следующим обра- зом:

• определяется число электроприёмников n₁ мощность которых равна или бо- льше половины мощности наибольшего приёмника;
• определяется суммарная мощность этих электроприёмников P_н1 ;

 

• определяются относительные значения

 

;  

 

• по рисунку 2.2 или по таблице 2.7 [2] определяется эффективное относительное число электроприёмников n_э*

• определяется эффективное число электроприёмников

 

n_э = n_э* · n

 

6. коэффициент расчетной нагрузки к_р определяют по справочным таблицам в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования.

7. расчетная нагрузка для узлов питания определяется по формулам: Р_р = к_р·Р_см,

Q_р = 1,1Q_см при n_э≤10 или Q_p = Q_см при n_э>10,

 

;

 

 

Определим расчетную нагрузку для РП1.

 

К РП1 подключены три каменные печи Н-30, один сушильный шкаф , одна камерная печь ОКБ-330 и три муфельные печи МП-25.

 

 

1) Для каменной печи Н-30:

 

Номинальная мощность Р_н = 50 кВт

Суммарная номинальная мощность ∑Р_н = Р_н·n = 50·3 = 150 кВт Коэффициент использования К_и=0,7 [2, стр. 42] φ=arccos0,9≈25,84°; tgφ≈0,48

Средняя активная мощность               Р_см = К_и·∑Р_н =0,7·150 = 105 к Вт    Средняя реактивная мощность    Q_см = P_см ·tgφ = 105·0,48= 50,4 кВар

2. Для сушильного шкафа:

Номинальная мощность Р_н = 7,5 кВт

Суммарная номинальная мощность  ∑Р_н = Р_н·n = 7,5·1 = 7,5 кВт Коэффициент использования  К_и=0,7 [2, стр. 42] φ=arccos0,9≈25,84°; tgφ≈0,48

Средняя активная мощность               Р_см = К_и·∑Р_н =0,7·7,5 = 5,25 к Вт    Средняя реактивная мощность  Q_см = P_см ·tgφ = 5,25·0,48 = 2,52кВар

 

3. Для камерной печи ОКБ-330:

 

Номинальная мощность Р_н = 70 кВт

Суммарная номинальная мощность  ∑Р_н = Р_н·n = 70·1 = 70 кВт Коэффициент использования  К_и=0,7 [2, стр. 42] φ=arccos0,9≈25,84°; tgφ≈0,48

Средняя активная мощность               Р_см = К_и·∑Р_н =0,7·70 = 49 к Вт    Средняя реактивная мощность   Q_см = P_см ·tgφ = 49·0.70 = 23,52 кВар

 

 

4. Для муфельной печи МП-25:

 

Номинальная мощность Р_н = 2,5 кВт

Суммарная номинальная мощность  ∑Р_н = Р_н·n = 2,5·3 = 7,5 кВт Коэффициент использования  К_и=0,7 [2, стр. 42] φ=arccos0,9≈25,84°; tgφ≈0,48