Проектирование электроснабжения механического цеха

Реферат на тему «Проектирование электроснабжения механического цеха»

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЦЕХА
1.1 Характеристика электроснабжения, электрических нагрузок и его технологического процесса
1.2 Классификация здания участка механосборочного цеха по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности
2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОСЕТИ
2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия
2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов
2.3 Расчет и выбор элементов электроснабжения
2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
2.4 Расчет токов короткого замыкания и проверки элементов в характерной линии электроснабжения
2.4.1 Общие сведения о КЗ
2.4.2 Расчет токов КЗ
3. РАСЧЕТ ОБЪЕМА И НОРМИРОВАНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ РАБОТ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ
3.1 Организационные и технические мероприятия безопасного проведенияработ с электроустановками до 1 Кв
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей энергии, вырабатываемой в нашей стране.
Актуальность данного курсового проекта заключается в том, что ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологии во всех отраслях производств выдвигают проблему их рационального электроснабжения.
В настоящее время электроэнергетика России является важнейшим жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входит более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн кВт.
Система распределения столь большого количества электроэнергии на промышленных предприятиях должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования.
Объектом исследования в представленной работе является участок механосборочного цеха. Предметом исследования – электроснабжение участка механосборочного цеха.
Основываясь на аргументации об актуальности выбранной темы, можно определить целевую ориентацию работы.
Цель курсовой работы: дать краткую характеристику ЭСН УМЦ по электрическим нагрузкам, режиму работы, роду тока, питающему напряжению и сделать расчет электрических нагрузок.
В соответствии с данной целью в курсовой работе решаются следующие задачи:
1. Изучить и проанализировать литературу нормирования документа по электроснабжению отрасли.
2. Рассчитать характеристики промышленного оборудования.
3. Спроектировать схему электроснабжения.
4. Разработать мероприятия по технике безопасности.
5. Обобщить результаты, сделать выводы и оформить работу.
При написании курсового проекта использовались методы сбора первичной информации, аналитический и метод систематизации.
Структура данной работы.
1. Введение.
2. Теоретическая, практическая, графическая информация.
3. Заключение.
4. Список литературы.
5. Приложения.

1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЦЕХА
1.1 Характеристика электроснабжения, электрических нагрузок и его технологического процесса
Характеристика механосборочного цеха, электрических нагрузок и его технологического процесса.
Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1 кВ (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цехов сетей оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещении по территории цеха, номинальные токи и напряжения
Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей.
Цех является составной частью производства машиностроительного завода.
УМЦ предусматривает производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения. УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Проводимое напряжение- 6, 10 или 35 кВ.
ПГВ подключена к энергосистеме (ЭСН), расположенной на расстоянии 8 км.
Потребители электроэнергии относятся к 2 и 3 категории надежности электроснабжения.
1) Приемники 2 категории — перерыв электроснабжения, которых приводит к массовому не допуску продукции, массовому простою рабочих, механизмов. Приемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроснабжением от двух независимых источников питания;
2) Приемники 3 категории – остальные приемники, неподходящие под определение 1 и 2 категории. Перерыв электроснабжения этих приемников не приводит к существенным последствиям, простоям и другим неблагоприятным последствиям. Для таких электроприемников достаточного источника питания при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для замены поврежденного элемента СЭС, не превышает 1 суток.
Количество рабочих смен- 2.
Грунт в районе цеха- глина с температурой + 5 С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длинной 6 и 8 м каждый.
Размеры участка А х В х Н = 50 х 30 х 9 м.
Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 4,2 м.
1.2 Классификация здания объекта по взрывобезопасности, пожаробезопасности и электробезопасности
Электроснабжение участка механосборочного цеха по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.
По электробезопасности цех относится к классу ПО (повышенной опасности), так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.
Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа:продолжительный, кратковременный и поторнократковременный.
Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины τуст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы.
Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования.
Повторнократковременный режим – это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

2.2 Расчет электрических нагрузок
Создание любого промышленного объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электрприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.
Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.
Существующие методы определения расчетных нагрузок основаны на обработке экспериментальных и практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий.
Для расчета нагрузок разделим все ЭП цеха на 3 группы распределенных по силовым шкафам.
Силовой шкаф №1.
1) Данные по приемникам
Р1,2,3, = 0,9 кВт, kи = 0,14, cosφ = 0,05; tgφ = 1,73
Р4,5,6, = 12,5 кВт, kи = 0,06, cosφ = 0,65; tgφ = 1,17
Р7,8 =15 кВт, kи = 0,06, cosφ = 0,65; tgφ = 1,17
Р9,10,11 =18 кВт, kи = 0,06, cosφ = 0,65; tgφ = 1,17
2) Определяем активную номинальную групповую мощность приемников, приведенных к длительному режиму
(1)
3) Определяем активную среднюю мощность за наиболее нагруженную смену
(2)
4) Определяем средний коэффициент использования группы электроприемников
(3)
по таблице выбираем кmax =1,2
5) Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену
(4)
6) Определяем средневзвешенный tg φ
(5)
7) Определяем показатель силовой сборки в группе
(6)
8) Так как m > 3 и kи < 0,14 то расчет мощности производим через относительные единицы
(7)
где n1 – число наибольших приемников группы, nном – общее число приемников группы.
(8)
где Р1 – мощность наибольших приемников группы.
В зависимости от n* и P* по таблице определяем nэ* = 0,89.
Находим эффективное число приемников группы
(9)
9) Определяем расчетную мощность через кmax
Pр = кmax ·Pсм =1,2·7,74=9,3 кВт (10)
квар (11)
10) Определяем общую расчетную мощность для группы приемников
(12)
11) Определяем расчетный ток для группы приемников
(13)
Расчет остальных групп электроприемников производим аналогично первой группе. Результаты расчетов заносим в сводную таблицу 1.
Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях является одним из основных вопросов рационального построения СЭС.
Двухтрансформаторные подстанции применяют при значительном числе потребителей 1 и 2-й категории. Целесообразно применение двухтрансформаторной подстанции при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы. Как правило, предусматривается раздельная работа трансформаторов для уменьшения токов КЗ.
Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.
Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов резервирования.
Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.
Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.
1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую трансформаторную подстанцию.
2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию
(14)
Sр =S+S /. где S / = кВА
Sр =250+25,5=275,5 кВА (15)
,
где βт – коэффициент загрузки трансформа
тора, для приемников второй категории принимается 0,7-0,8; Sр – расчетная максимальная мощность объекта.
Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 250 кВА.
3) Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию
kав.п. < 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки.
(16)
Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.
4) По условию коэффициент загрузки трансформатора β питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 – 0,7
(17)
Условие по загрузке трансформатора выполняется.
Таким образом, принимаем к установке на цеховую трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 250 кВА марки ТМЧ250/10.
Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.
Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.
К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.
К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.
Выбор компенсирующих устройств
1) Определяем мощность компенсирующего устройства
(18)
где tgφk – находится в зависимости от cosφk =0,92, который
необходимо получить после установки КУ, Рм – общая активная мощность системы электроснабжения;

Выбираем две комплектные конденсаторные установки КУ – УКН-0,38-75УЗ мощностью Qк.ст = 75 квар;
2) Определяем фактический tgφ
(19)
3) Определяем cosφ в зависимости от tgφ
cosφф = cos (arctg φф ) = 0,97 (20)
Полученный cosφф удовлетворяет условию, поэтому выбранные компенсирующие устройства можно принять к установке.
2.3 Расчет и выбор элементов электроснабжения
2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией; силовые сети, когда по условию технолотческого процесса или режима их работы могут возникать длительные перегрузки; сети взрывоопасных помещений или взрывоопасных наружных установок независимо от условий технологического процесса или режима работы сети. Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей. Для защиты электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Они являются простейшими аппаратами токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. Предохранители являются токоограничивающими аппаратами, так как в них обеспечивается околодуговое пространство и отключение цепи настолько быстро, что при больших кратностях тока в предохранителе ток не успевает достигнуть предельного значения. Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором до 100 кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и останова электродвигателя и реверса. В исполнении с тепловым реле пускатели также защищают управляемый электродвигатель от перегрузки. Магнитный пускатель представляет собой трехполюсный контактор переменного тока с прямоходовой магнитной системой, в который дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы цепи ЭД. Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цеп
ей при анормальных режимах (КЗ и перегрузки), для редких оперативных включений (3-5 в час) при нормальных режимах, а также для защиты цепей от недопустимых снижениях напряжения. Для защиты от токов КЗ в автоматическом выключателе применяется электромагнитный расцепитель мгновенного действия. Тепловой (обычно биметаллический) расцепитель предназначен для защиты от перегрузок, за счет изгибания биметаллической пластины. Расцепитель минимального напряжения срабатывает при недопустимом снижении напряжения в сети (30-50%). Такие расцепители применяют для ЭД, самозапуск которых нежелателен при самопроизвольном восстановлении питания.

1 2