Проектирование энергосистем цеха по розливу воды завода минеральных вод

 

 

3.2  Требования к местам установки коммутационной и защитной аппаратуры.

Для автоматического  отключения электрических цепей  и электроприемников при ненормальных режимах работы необходимо устанавливать  аппараты защиты.

Аппараты  защиты следует устанавливать:

- в доступных  для обслуживания местах, так  чтобы была исключена возможность  их случайных механических повреждений;

- во всех  местах сети, где сечение проводника  уменьшается (по направлению к  месту потребления электроэнергии);

- в местах, где это необходимо для обеспечения  чувствительности или селективной  защиты.

  Аппараты  защиты по возможности следует  устанавливать непосредственно  в местах присоединения защищаемых  проводников к питающей линии.  Длина незащищенного участка  ответвления в случаях необходимости  может приниматься до 6м. Сечение  проводника на этом участке  может быть меньше сечения  питающей линии, но не менее,  чем это требуется по расчетному  току. Для ответвлений в труднодоступных  местах, например, на большой высоте. Аппараты защиты допускается  устанавливать на расстоянии  до 30 м от точки ответвления  в удобном для обслуживания  месте, например, на вводе в  распределительный пункт, при  этом пропускная способность  проводников ответвления должна  быть не менее 10% пропускной  способности защищенного участка  магистрали. Прокладка проводников  ответвлений на указанных участках (до 6 и до 30 м) при горючих наружной  оболочки или изоляции должна  производится в несгораемых трубах, коробах или металлорукавах. В  остальных случаях прокладка  может, проводится открыто. 

Аппараты  управления силовыми электроприемниками должны устанавливаться, в местах, удобных  для обслуживания, и в то же время  не мешать производству, не загромождать проходы и как можно, ближе  находится к месту расположения управляемых механизмов:

- рассредоточено  или группами на специальных  конструкциях в шкафах станций  управления;

- в напольных  или навесных шкафах, устанавливаемых  в наших строительных конструкций,  или открыто.

При управлении из нескольких мест необходимо предусматривать  аппараты, не дающие возможность дистанционного пуска механизма или линии, остановленных на ремонт. В случаях, когда оператор проектируемого механизма не может, определить по состоянию аппарата управления включена, или отключена главная цепь электродвигателя, рекомендуется применять световую сигнализацию. Аппараты управления следует располагать ближе к электродвигателям.

 

3.3 Разработка структурной схемы

Проектирование  внутренних сетей должно производиться  с учетом развития сети, ответственности  и назначении линии, характер трассы, способа прокладки проводов и  кабелей и т.п. Схема питания  должна быть надежна, экономична и безопасна  в эксплуатации.

Выбор схемы  подключения электроприемников  внутри здания и помещений зависит  от места расположения потребителей относительно ввода, а также расположения электроприемников относительно друг друга. На выбор схемы питания  оказывает влияние величина установленной  мощности отдельных электроприемников  и требования к надежности электроснабжения.

 

 

Рисунок 1. Структурная схема электроснабжения.

3.3.1 Расчет сечения проводников

Расчет внутренних силовых  сетей сводится к выбору сечения  проводов по длительно допустимому  току, при этом должно выполнятся условие:

I_доп I_расч ,        (3.1)

где I_расч – расчетный ток участка цепи, А.

Рассчитаем значение провода  для питания электропривода пробивочного станка, имеющего самый мощный электродвигатель.

Р_н =5.5 кВт,

= 0,86, cos = 0,83, n = 1500 об/мин.

       (3.2)

где Р_н – номинальная мощность электродвигателя, Вт;

       К_з – коэффициент загрузки,

       U_н – номинальное напряжение, В;

       сos

– коэффициент мощности;

      

– коэффициент полезного действия.

                I_р =

= 11,7 (А).

По значению расчетного тока, с учетом способа прокладки, определяем сечение провода, допустимый ток которого больше либо равен значению расчетного тока.

Выбираем кабель марки  ВВГ с медными жилами сечением 2.5 мм². Допустимый ток кабеля 30 А.

Кабель подходит по условию  нагрева:

11,7А < 30 А

 

 

 

3.3.2 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры.

 

Для защиты от токов короткого замыкания  используем предохранители с плавкими вставками, для защиты электродвигателя от возможных перегрузок - тепловое реле.

Выбираем  распределительный щит марки  ПР 11 . Щит имеет 6 распределительных  автоматических выключателей на токи от 16 А до 100 А, 1 автоматический выключатель  на токи  от 16 до 250 А и вводной  автоматический выключатель.

Расчет плавких  вставок на линии питающей станок:

  Ток плавкой  вставки:

I_пл.вст = ,       (3.4)

где I_н – номинальный ток электродвигателя, А;

       К – кратность пускового тока  электродвигателя,

       К = 7;

       a – коэффициент, зависящий от длительности и частоты пуска

       электродвигателя,

       a = 1,6…2 – при частых пусках длительностью более 10 с.

I_пл.вст = = 19,25 А.

Выбираем  предохранитель НПН2-60 с плавкой  вставкой I_{н.пл.вст} = 25А.

Выбор магнитного пускателя.

Условия выбора:

U_н.п U_н.с,         (3.5)

  I_н.п I_н.дв,           (3.6)

Выбираем  магнитный пускатель марки ПМУ 25.

U_н.п = 380В = U_н.с = 380В.

I_н.п = 25А > I_н.дв = 11,7 А.

Выбор теплового  реле:

Основным  параметром, по которому выбирают тепловое реле, является номинальный ток теплового  реле.

Выбираем  тепловое реле по условиям:

                                   U_{н. тр} ³ U_с,                                            (3.7)

                                  I_{н. тр} ³  I_р,                                               (3.8)

                                           I_{у. тр} ³ 1,2∙I_р                                             (3.9)

 

Выбираем  тепловое реле типа РТЛ 1016 с пределом срабатывания от 9А до 14А.

Выбор и расчет пускозащитной аппаратуры для электропривода остальных токоприемников произведем аналогично. Выбор и расчет пускозащитной  аппаратуры осветительной сети.

Для защиты осветительной сети от перегрузок и  коротких замыканий используем автоматические выключатели серии ВА.

Автоматический  выключатель должен защищать линию  от коротких замыканий и перегрузок и поэтому нам необходимо выбрать  автоматический выключатель с электромагнитным и тепловым реле.

Условия выбора:

I_а.н

I_расч,                                                     

I_{эм.расц}

(1,2…1,8)·I_расч,                     

I_т.р

1,1·I_расч.                                               

 где I_а.н – номинальный ток автоматического выключателя, А;

       I_{эм.расц} – ток электромагнитного расцепителя, А;

       I_т.р – ток теплового расцепителя, А;

       I_расч – расчетный ток группы, А.

Рассчитаем  ток в первой группе по формуле:

I_расч =

,                 (3.10)

где Р –  суммарная мощность светильников в  группе, Вт;

       U – номинальное напряжение сети, В;

     cos - коэффициент мощности.

Расчетный ток  для первой группы щита ЩО-1:

I_расч = 1200 / (220·0,92) = 5,9 А.

Выбираем  автоматический выключатель ВА47-29, однополюсный с тепловым расцепителем.

I_а.н = 10 А > I_расч = 5,9А,

           U_н.а = 230 В > U_н.с = 220 В,

            I_{эм.расц} = 10·10 = 100А > 1,8·I_расч = 1,8·5,9 = 10,62А,

            I_т.р = 16А > 1,1·I_расч = 1,1·5,9 =6,5 А.

Проведем  согласование пускозащитной аппаратуры с сетью.

Защита сети должна удовлетворять условиям:

    I_доп / I_т.р 1                              

I_доп I_т.р I_расч ,                            

где I_доп – предельно допустимый ток провода, А.

                                                  21 / 16 = 1,3 > 1,

                                      21А > 16А > 5,44А.

Условие выполняется, автоматический выключатель с сетью  согласуется. Расчет пускозащитной  аппаратуры для остальных групп  проводим аналогично.

 

3.3.3 Защита внутренних сетей от  аварийных режимов.

 

1. Защита электрических сетей напряжением до 1000 В должна выполняться в соответствии с 3.1, 1.7, 7.1 и разделом 6 ПУЭ.

2. Разрешается защита различных участков одной сети предохранителями и автоматическими выключателями.

3. Во внутренних сетях жилых и общественных зданий, как правило, следует применять автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.

4. Уставки аппаратов защиты для взаиморезервируемых линий должны выбираться с учетом их послеаварийной нагрузки.

5. Номинальные токи комбинированных расцепителей автоматических выключателей или плавких вставок предохранителей для защиты групповых линий и вводов квартир, включая линии к электроплитам, должны выбираться в соответствии с расчетными нагрузками.

 

3.4 Разработка однолинейной схемы вводного устройства.

Для приема электроэнергии от сети электроснабжения на вводе в помещение, здание или  сооружение необходимо предусматривать  вводное устройство (ВУ). Для приема и распределения электрической  энергии внутри помещения применяются  водно-распределительные устройства (ВРУ) или главные распределительные  щиты (ГРЩ). Вводы в здание должны быть оборудованы ВУ, ВРУ или ГРЩ.

При выборе места расположения ВУ, ВРУ, РУ и ГРЩ следует также учитывать условия окружающей среды. Щиты должны быть расположены в помещениях с допустимыми для электрооборудования значениями запыленности, температуры и влажности среды, а также с допустимым содержанием активных газов – аммиака и сероводорода.

ВУ, ВРУ, РУ и  ГРЩ рекомендуется размещать в специально выделенных запирающихся помещениях (в электрощитовых), по возможности в центре нагрузки, координаты которого ориентировочно могут быть найдены по формулам

 

(3.11) 

Подключение, коммутация и защита силовых и  осветительных электропроводок, а  также групп или отдельных  электроприемников производится к  ВУ или ВРУ, производится через распределительное  устройство (РУ). РУ предназначено для  приема и распределения электроэнергии на одном напряжении. Они содержат коммутационные аппараты, сборные и  соединительные шины, вспомогательные  устройства, а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы. Нагрузка каждой питающей линии, отходящей  от ВРУ, не должна превышать 250 А.

 

При проектировании в качестве ВУ следует использовать вводно-распредилительные устройства типа ВР8, ВРУ3, в качестве РУ и ГРЩ- распределительные шкафы серии типа ШР11, которые комплектуются на вводе рубильниками, а на отходящих линиях- предохранителями или пункты распределительные серии ПР11, ПР22, ПР21, ПР24, которые имеют на вводе отходящих линиях автоматические выключатели.

В данном объекте  используем вводно-распределительное  устройство ВРУ-1.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема  вводно-распределительных устройств ВРУ1-17-70УХЛ4.

 

5. Расчет мощности на вводе.

Расчет мощности на вводе проводим методом эффективного числа токоприемников.

Расчетная мощность определяется по формуле:

                                                              (3.12)

где К_max- коэффициент максимума;

       К_и- коэффициент использования установленной мощности;

       -суммарная установленная мощность токоприемников, кВт.

Коэффициент использования установленной  мощности находим по формуле:

                                                    (3.13)

где  Р  _ср.см -  средняя нагрузка на максимально нагруженную смену, кВт;

        Р_{уст. i}- установленная мощность i-го токоприемника, кВт;