Электроснабжение цеха

Электроснабжение цеха

СОДЕРЖАНИЕ: Расчет электроснабжения цеха; план сети 0,4 кВ для участка. Определение электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Выбор сечения проводов, кабелей; подбор коммутационной и защитной аппаратуры.

1. Характеристика потребителей электрической энергии

1.1 Характеристика по режиму работы приёмников

1.2 Характеристика потребителей по степени бесперебойности электроснабжения

2. Характеристика среды отделений цеха

3. Требование к схемам электроснабжения в соответствии со средой и категорией

4. Определение расчётной мощности и нагрузок методом упорядоченных диаграмм

5. Определение месторасположения цеховой подстанции, её типа, типа трансформаторов, их количества и мощность на основе технико-экономического расчёта

5.1 Выбор типа и числа трансформаторов

5.2 Технико-экономический расчёт и выбор трансформатора

6. Выбор схемы электроснабжения цеха

7. Обоснование и выбор напряжения распределения электроэнергии

8. Расчёт и выбор параметров схемы

8.1 Определение расчётной нагрузки на питающую линию ТП-ШРА 1

8.2 Выбор типа шинопровода и питающего его кабеля

8.3 Выбор марки и сечения проводов питающих непосредственно приёмники электроэнергии

8.4 Технико-экономический расчёт проводов, кабельных линий шинопроводов

8.5 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

а) Выбор предохранителей

б) Выбор автоматических выключателей

в) Выбор рубильников ввода и магнитных пускателей

9. Конструктивное исполнение цеховой сети

10. Описание принятой схемы

В курсовой работе произведен расчет электроснабжения цеха. По исходным данным составлен план сети 0,4 кВ для участка цеха, выбрана схема электроснабжения цеха. Расчет электрических нагрузок участка цеха выполнен методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Выбор сечения проводов и кабелей осуществлен по условию нагрева, выбранное сечение проверено по допустимой потере напряжения и на соответствие току защитного аппарата.

Выбрана коммутационная и защитная аппаратура. При выборе мощности трансформаторов цеховой подстанции определена мощность компенсирующих устройств, обеспечивающая выбор оптимальной мощности цеховых трансформаторов.

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии – городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.

В настоящее время большинство потребителей получают электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных
процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения.

В настоящее время созданы методы расчёта и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.

1. Характеристика потребителей электрической энергии

1.1 Характеристика по режиму работы приёмников

Около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электрической энергии

потребляется промышленными предприятиями.

Приёмники данного металлообрабатывающего предприятия можно

разделить на группы:

— Приёмники трёхфазного тока напряжением до 1000 В.частотой 50 Гц.

— Приёмники однофазного тока напряжением до 1000 В.частотой 50 Гц.

— Приёмники постоянного тока, питаемые от преобразовательных подстанций и подстанций.

Приёмники цехов могут быть подразделены на группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки.

1. Приёмники, работающие в режиме с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой.

2.Приёмники, работающие в режиме повторно – кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. Повторно – кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения и длительностью цикла.

1.2 Характеристика потребителей по степени бесперебойности электроснабжения

С точки зрения обеспечения надёжного и бесперебойного питания, преемники электрической энергии делятся на три категории.

К 1 категории относят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприёмники должны обеспечиваться электропитанием от 2 и более источников, причём перерыв в электроснабжении допускается на время АВР 1 – 2 сек.

Во 2 категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Для приёмников перерыв питания допускается на время необходимое для включения резерва, но не более 1 – 2ч.

К 3 категории относят все остальные электроприёмники, не подходящие под определение к 1 и 2 категорий. Это главным образом различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цеха несерийного производства. Перерыв на всё время ремонта, но не более чем на 1 сутки.

2. Характеристика среды цеха

В помещениях механического цеха отсутствует химически активная или органическая среда, т.е. не содержаться агрессивные пары, газы, жидкости не образуются отложения или плесень.

В помещениях по технологическим условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве, чтобы она оседала на проводах или проникала бы внутрь машин или аппаратов.

Помещения в цеху не относятся к взрывоопасным, поскольку объём взрывоопасной смеси не превышает 5 % от свободного объема помещения.

Помещения в цеху относятся к сухим помещениям, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %. А при отсутствии различных вышеперечисленных агрессивных сред можно отнести помещения в цеху с нормальной средой.

Среда цеха характеризуется как нормальная на основании следующих параметров:

1) относительная влажность воздуха не выше 60 %. ПУЭ 1.1.6.

2) температура воздуха не выше 35 0 С ПУЭ 1.1.10.

3) технологическая пыль отсутствует ПУЭ 1.1.11.

4) агрессивные пары ,жидкости и газы не применяются ПУЭ 1.1.11

3. Требование к схемам электроснабжения в соответствии со средой и категорией

При проектировании систем электроснабжения должны рассматриваться вопросы: Перспектива развития электрических систем электроснабжения, обеспечение комплексного и централизованного электроснабжения потребителей, снижение потерь электрической энергии. Вопрос о надёжности электроснабжения потребителей связан с числом источников питания, схемой электроснабжения и категорией потребителей. В механическом цехе преобладают приёмники третьей категории, они имеют один источник питания.

Экономичность – минимальные затраты на схему электроснабжения, но при этом схема должна обеспечивать надёжное электроснабжение в соответствии с категорией потребителей

Гибкость – схема должна допускать переделки и изменения в схеме связанные с вводом новых мощностей, увеличением нагрузки без существенных переделов схемы.

Удобство в эксплуатации – оборудование должно быть доступно для осмотра и ремонта и быстрого устранения неисправностей.

Принципы построения схем электроснабжения:

1. Отказ от холодного резерва – т.е. все линии и трансформаторы должны находиться под напряжением или под нагрузкой

2. Раздельная работа линий и трансформаторов – все линии и трансформатор работают раздельно.

3. Глубокое секционирование – все секции шин секционированы

4. Приближение ВН к потребителям.

4. Определение расчётной мощности и нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения комплекса вопросов при проектировании системы электроснабжения цеха и в целом промышленного предприятия.

Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения и производится для выбора трансформаторов цеховых ТП, токоведущих элементов, компенсирующих установок, защитных устройств и т.д.

Исходными данными для определения электрических нагрузок являются количество и мощность приемников электроэнергии, находящихся в цехе, категория по степени надежности, характеристика помещений по окружающей среде.

Для определения расчетных нагрузок групп электроприемников цеха наибольшее применение получил метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузки. Этот метод позволяет по номинальной мощности и характеристике приемников определить расчетный максимум нагрузки.

Расчет электрических нагрузок ведется по длительному режиму работы приемников. При наличии приемников электроэнергии, работающих в повторно-кратковременном режиме, установленная мощность Ру, кВт, должна быть приведена к длительному режиму по одной из формул: для двигателя повторно-кратковременного режима

Для примера рассмотрим расчет на примере группы Б

К ним относятся станки продолжительного режима работы: — 21, 22, 36, 47, 59.

1. Произведем расчет отдельно по приемникам на примере Вентилятора №53

Найдем общую установленную мощность:

2. Используя справочные данные cosц и Ки находим расчетные величины

Результаты запишем в таблицу для каждого приемника

3. Находим итоговые величины

Удовлетворяет условию m>3, Kи>0,2

По таблице находим значение Кр=1,16

Находим расчетные мощности по группе

Аналогичный расчет произведем по группе А

4. Расчет электрического освещения

5. Находим итоговые значения по цеху

5. Определение месторасположения цеховой подстанции, её типа, типа трансформаторов, их количества и мощность на основе технико-экономического расчёта

На подстанциях всех напряжений, как правило, применяется не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности.

1;2 трансформаторные подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприёмников относится к первой или второй категориям.

Комплектные ЦТП должны размещаться с наибольшим приближением к центру питаемой ими нагрузки предпочтительно с некоторым смещением в сторону источника питания.

а) минимум занимаемой полезной площади цеха;

б) отсутствие помех производственному процессу;

в) соблюдение электрической и пожарной безопасности;

5.1 Выбор типа и числа трансформаторов

3. Мощность компенсирующих устройств

По проведенным расчётам выбираем компенсирующее устройство 2ЧККУ – 0.38 – 160.3

4. Расчётная нагрузка по цеху с учётом компенсирующих устройств

5. По расчётному значению

выбираем мощность трансформаторов для потребителей с преобладанием 2 категории по надёжности электроснабжения.

7. Обоснование и выбор напряжения распределения электроэнергии

При наличии электроприёмников с интервалом мощностей Рн = 0,1 – 120 кВт

Принимаем напряжение распределения электроэнергии Uн = 380 В. Это напряжение так же выгодно для освещения 220 В.

8. Расчёт и выбор параметров схемы

Используем метод упорядоченных диаграмм. Расчёт ведём по двум вариантам схем.

8.1 Определение расчётной нагрузки на питающую линию ТП-ШРА 1

Количество оборудования n = 11 (шт.)

Находим эффективное число приемников

число наибольших приемников, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего приемника (включая сам наибольший приемник)

— суммарная номинальная мощность

наибольших приемников группы

— относительное число ЭП группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП

Выбираем автомат серии ВА51-35; Iн = 100А; номинальный ток расцепителя = 80 А; уставка мгновенного срабатывания = 800 А;

Далее проводим сагласование выбранного выключателя с кабелем к шинопроводу по условию:

;

;

кабель проходит согласование.

Аналогичные действия производим для остальных приёмников, полученные расчётные данные заносим соответственно в таблицу

в) Выбор рубильников ввода и магнитных пускателей

Рассмотрим в качестве примера выбор рубильника и магнитного пускателя к трубоотрезного станка № п.п.4.

выбираем рубильник типа РП

б) выбор магнитного пускателя

выбираем магнитных пускателей типа ПМЛ с тепловым реле типа РТЛ.

Аналогичные действия производим для остальных приёмников, полученные расчётные данные заносим соответственно в таблицу № 12.

9. Конструктивное исполнение цеховой сети

Цеховые электрические сети выполняются шинопроводами, кабельными линиями и проводами. В цехе магистральная сеть выполнена с помощью комплектного распределительного шинопровода типа ШРА 73У3, который поставляется в виде отдельных секций, они представляют собой три или четыре шины, заключенные в оболочку и скрепленные самой оболочкой или изоляторами.

Для выполнения прямых участков линий служат прямые секции, для поворотов — угловые, для присоединений — присоединительные. Соединение секций на месте их монтажа выполняется сваркой, болтовыми или штепсельными креплениями. Отдельные приемники подключаются к ШРА через ответвительные коробки проводом марки АПВ, проложенными в трубах в полу.

Для штепсельного соединения ответвительных коробок на секциях шинопровода предусмотрены окна с автоматическими закрывающимися шторками. Это обеспечивает безопасное присоединение коробок к шинопроводу, находящемуся под напряжением в процессе эксплуатации. При открывании крышки коробки питание приемника электроэнергией прекращается.

10. Описание принятой схемы

Цеховые электрические сети выполняются шинопроводами, кабельными линиями и проводами. В цехе сеть выполнена с помощью комплектного распределительного шинопровода типа ШРА 73У3, который поставляется в виде отдельных секций, они представляют собой три или четыре шины, заключенные в оболочку и скрепленные самой оболочкой или изоляторами.

Для выполнения прямых участков линий служат прямые секции, для поворотов — угловые, для присоединений — присоединительные. Соединение секций на месте их монтажа выполняется сваркой, болтовыми или штепсельными креплениями. Отдельные приемники подключаются к ШРА через ответвительные коробки проводом марки АПВ, проложенными в трубах в полу.

Для штепсельного соединения ответвительных коробок на секциях шинопровода предусмотрены окна с автоматическими закрывающимися шторками. Это обеспечивает безопасное присоединение коробок к шинопроводу, находящемуся под напряжением в процессе эксплуатации. При открывании крышки коробки питание приемника электроэнергией прекращается.

Распределительную сеть выполняем проводом АПВ (алюминиевые жилы, поливинилхлоридная изоляция). Для питания силовых пунктов выбираем кабель марки АПВБ (алюминиевые жилы, изоляция из полиэтилена, оболочка из поливинилхлоридного пластиката, броня из двух стальных лент с противокоррозионным покрытием).

Для приема и распределение электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготавливают шкафа серий СП-62 и ШРС1-20У3 защищенного исполнения. Шкафы имеют на вводе рубильник, а на выводах –предохранители типа ПН2 или НПН2. номинальные токи шкафов СП-62 и ШРС1-20У3 составляют 250.

1. Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов- М. Энергоатомиздат, 1987

2. Правила устройства электроустановок- М. Госэнергонадзор, 2000

3. Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов — М. Высшая школа, 1986

4. Справочная книга электрика/ под редакцией В.И. Григорьева. — М. Колос. 2004

5. Неклипаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Энергоатомиздат, 1989

6. Б.И. Кудрин Электроснабжение промышленных предприятий. М. Интермет Инжиниринг, 2005

7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: А.А. Федоров, Г.В. Сербиновский — М: Энергия, 1981

8. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация/под общ. Ред. А.А. Федоров и Г.В. Сербиновский- 2-е изд. перераб. и доп. — М: Энергоиздат, 1981

9. А.А. Федоров, В.В. Каменева Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.-3-е изд. перераб. и доп. — М. Энергия, 1979