Расчет электрической сети электромонтажного цеха — Курсовая работа

В системах электроснабжения промышленных предприятий и установок энерго- и ресурсосбережения достигается главным образом уменьшением потерь электроэнергии при ее передаче и преобразовании, а также применение менее материалоемких и более надежных конструкций всех элементов этой системы. Одним из испробованных путей минимизации потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности потребителей при помощи местных источников реактивной мощности, причем важное значение имеет правильный выбор их типа, мощности, местоположения и способа автоматизации.

Главной задачей проектирования предприятий является разработка рационального электроснабжения с учетом новейших достижений науки и техники на основе технико-экономического обоснования решений, при которых обеспечивается оптимальная надежность снабжения потребителей электроэнергией в необходимых размерах, требуемого качества с наименьшим затратами. Реализация данной задачи связана с рассмотрением ряда вопросов, возникающих на различных этапах проектирования. При технико-экономических сравнениях вариантов электроснабжения основными критериями выбора технического решения является его экономическая целесообразность, т.е. решающими факторами должны быть: стоимостные показатели, а именно приведенные затраты, учитывающие единовременные капитальные вложения и расчетные ежегодные издержки производства. Надежность системы электроснабжения в первую очередь определяется схемными и конструктивными построения системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящего электрооборудования. При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать, что в настоящее время все более широкое распространение находит ввод, позволяющий по возможности максимально приблизить высшее напряжение (35 — 330 кВ) к электроустройствам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации. Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от "холодного" резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. В необходимых случаях при проектировании систем электроснабжения должна быть предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии должны решаться комплексно и базироваться на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования необходимо стремиться к унификации и ориентироваться на применение комплексных устройств ( камера сборная одностороннего обслуживания (КСО) комплектные распределительные устройства (КРУ), и др.) различных напряжений, мощности и назначения, что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания.

Проектирование электрических сетей промышленных предприятий

Проектирование электроснабжение – это воздействие и кабельные линии от подстанции энергосистемы до главной понизительной подстанции или распределительным пунктом, промышленного объекта.

Внутреннее электроснабжение представляет собой схему распределения энергии между потребителями механического цеха. Для питания оборудования цеха применяют радиальные, магистральные или смешанные(комбинированные) схемы электроснабжения.

Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и аналогичной средой. Радиальные схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промышленности, в литейных и других цехах. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть применены для нагрузок дюной категории надёжности.

Достоинства радиальных схем является их высокая надёжность, так как авария на одной линии не влияет на работу ЭП, подключённых к другой линии. Недостатками радиальных схем являются: малая экономность, связанная со значительным расходом проводникового материала, труб, распределительных шкафов; большое число защитной и коммутационной аппаратуры; ограниченная гибкость сети при перемещения ЭП, вызванных изменением технологического процесса; невысокая степень индустриализации монтажа.

Магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по лошади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной линии. При магистральных системах одна питающая магистраль обслуживает несколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха.

Достоинства магистральных схем являются: упрощение РУНН трансформаторных подстанций высокая гибкость сете, дающая возможность перестановок технологического оборудования без переделки сети, использование унифицированных элементов (шинопроводов), позволяющих вести монтаж индустриальными методами. Недостатком является их меньшая надежность по сравнению с радиальными схемами. Так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. (Однако введение в схему резервных перемычек между ближайшими магистралями значительно повышает надежность магистральных схем.)

Применение винопроводов постоянного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.

На практике для электроснабжения цеховых ЭП радиальные или магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространение имеют смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем. Оборудование цеха не связано между собой и работает в продолжительном режиме. При двухсменной работе, в год цех работает 4500 часов.

Качество электрической энергии определяется совокупностью её характеристик, при которых электроприёмники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции.

Продолжительный режим – это режим работы электроприёмника столь длительное время, что превышение температуры нагрева всех его частей над температурой окружающей среды достигает практически установившегося значения.

В данном цехе на предприятии используются электроприёмники второй и третьей категории.

Электроприемники второй категории – это потребители, перерыв в электроснабжении, которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих механизмов.

Электроприемники третьей категории – это потребители не подходящие под определение электроприемников второй и первой категории, перерыв в электроснабжении которых не превышает одних суток.

Для данных потребителей применяют одно или двух трансформаторные подстанции, которые резервируются при помощи складскового или передвижного резерва с допустимым перебоем электроснабжения на время необходимое для включения резервного действия дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Питание по одной высоковольтной линии при обеспечении возможности аварийного ремонта этой линии за сутки.

Электроснабжение цеха получает от цеховой трансформаторной подстанции 10/0.4 кВ расположенной на территории цеха. Цеховая ТП получает электроснабжение от ГПП завода по кабельной линии. Все электроприёмники в данном цехе являются 2 категории. Количество смен 2. Токарный цех расположен в зоне умеренного климата температура внутри цеха +32С. Цех расположен на супеси с температурой -8С.

Таблица 1 – Исходные данные

. Расчет электрических нагрузок

Электрические нагрузки систем электроснабжения определяют для выбора мощности трансформаторов, мощности и места подключения компенсирующей установки (КУ), выбора и проверки токоведущих элементов по условию допустимого нагрева, подсчета потерь напряжения и выбор аппаратов защиты.

Для каждой группы определяем установленную мощность:

где — номинальная мощность на валу электродвигателя, кВт

Таблица 2 – Распределение нагрузки

Станок агрегатно-сверлильный (1-3)

Станок отделочно-расточный (4-6)

Станок специально- расточенный (7-9)

Станок алмазно-расточенный (10-12)

Полуавтомат сверлильно-нарезной (13-15)

Полуавтомат кругло-шлифовальный (16-18)

Станок токарный гидрокопировальный (19-21)

Станок шлицефрезерный горизонтальный (22-24)

Станок сверлильный (28-30)

2.1 Коэффициенты использования

Из справочной литературы для каждой группы электроприемников находятся коэффициенты использования, мощности и рассчитываем .

где — коэффициент мощности

Таблица 3 – Ки , , электроприемников

Станок специально- расточенный

Станок токарный гидрокопировальный

Станок шлицефрезерный горизонтальный

2.2Средняя реактивная и активная мощность

Вычисляем среднюю активную Рсм, кВт, и реактивную Qсм, кВАр, мощности за максимально загруженную смену для каждой группы электроприемников:

где Ки — коэффициент использования активной мощности;

Рн — номинальная активная мощность электроприемника, кВт;

n — число электроприемников в группе.

2.3 Суммарная мощность

Определяем суммарные мощности Рсм, кВт, Рн, кВт, Q см, кВАр, для каждого участка (ШР 1, ШР 2) и количество электроприемников на каждом из них:

2.4 Коэффициент использования

Определяем усредненный групповой коэффициент использования для каждого участка:

где — суммарная установленная активная мощность, кВт.

2.5 Силовая сборка и количество станков

Определяем величину m для каждого участка и рассчитываем nэ:

где — номинальная мощность наибольшего электроприемника группы, кВт;

— номинальная мощность наименьшего электроприемника группы, кВт.

то эффективное число приемников определяется по выражению:

электроснабжение проводник магистральный мощность

то эффективное число приемников определяется по выражению:

где -удвоенная суммарная номинальная мощность, кВт.

2.6 Коэффициент максимума

По значениям nэ и Ки находим Км из справочника:

2.7 Определяем активную Рр, кВт, реактивнуюQр ,кВАр, и полнуюSр, мощность, кВА.

где Км – коэффициент максимума;

— суммарная сменная активная мощность участка, кВт;

— суммарная сменная реактивная мощность участка, кВАр.

Выбираем по справочнику шинопровод марки ШМА4–2500-44-1У3 сечением 120 x 10 мм

3.2 Выбор защитной аппаратуры

Защиту и коммутацию цеховых сетей осуществляют автоматически: включателями, предохранителями и рубильниками.

Более совершенная коммутация получается, если применяются автоматические выключатели, снабжённые максимальной защитой. Эти аппараты многократного действия снабженные устройствами выдержки времени и обеспечивают избирательное действие защиты.

Условия выбора автоматических выключателей:

где — номинальное напряжение выключателя, В;

— номинальное напряжение установки (электроприемника), В;

— номинальный ток выключателя, А;

— номинальный ток установки (электроприемника), А;

— ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А.

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-33

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-33

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51Г-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-37

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51Г-31

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-35

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА53-45

Выбор компенсирующих устройств

5.1 Определяется фактический

где — реактивная мощность участка, кВАр,

— активная мощность участка, Вт.

Так как > , то необходимо определить расчетную мощность компенсирующего устройства, кВАр.

По справочной литературе (2) выбираем компенсирующее устройство на мощность:

где — мощность компенсирующего устройства, кВАр;

— расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАр.

Выбираем 2 компенсирующих устройства марки: УКН– 0,38 –300, УКБН– 0,38 –200-50У3.

ШР 2: 200,00> 182,25

Выбираем компенсирующее устройства марки: УКБН-0,38-200-50УЗ

Определяем действительную реактивную мощность после компенсации:

Определяем действительное значение после компенсации

Так как , то компенсирующее устройство выбрано верно

Так как то компенсирующее устройство выбрано верно

Определяем полную мощность после компенсации

где — реактивная мощность после компенсации, кВАр

Когда определена мощность КУ при равномерно распределённой нагрузке по токопроводу, то точка присоединения КУ определяется оптимальными расстояниями от ТП до места установки КУ из условия максимума потерь в токопроводе:

где L 0 – длина магистральной части шинопровода, м;

L 1 – длина распределительной части шинопровода. м;

Qку – мощность выбранного компенсирующего устройства, кВАр;

Qр – суммарная реактивная мощность потребителя, кВАр.

После выбора компенсирующего устройства проводим технико-экономический расчет:

Определяем стоимость потерь КУ:

где =0,0045 – удельные потери активной мощности, кВт/кВАр;

=4500 – годовое число часов работы цеха, час;

=1,20 – стоимость 1кВт час электроэнергии, руб

Определяем стоимость амортизационных отчислений:

где =0,223 – коэффициент амортизационных отчислений;

=0,125 – годовые капитальные затраты, руб

Годовые затраты на содержание и эксплуатацию КУ:

где — коэффициент приведенных затрат, руб/кВАр