Курсовая на тему:
Разработка электроснабжения
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Общая часть
1.1 Характеристика объекта электроснабжения
электрических нагрузок и его
технологического процесса
1.2 Классификация помещений
по взрыво-, пожаро-, электробезопасности
2 Расчетно–конструкторская
часть
2.1 Категория надежности электроснабжения
и выбор схемы электроснабжения
2.2 Расчет электрических нагрузок
2.3 Расчет компенсирующего устройства
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов
2.5 Расчет и выбор питающих линий
высокого напряжения
2.6 Расчет и выбор магистральных
и распределительных сетей напряжением
до 1000В (выбор аппаратов защиты и распределительных
устройств, выбор марок и сечений проводников,
типа шинопроводов)
2.7 Расчет токов короткого замыкания
Выбор электрооборудования
подстанции и проверка его на отсутствие
токов короткого замыкания
Расчет заземляющего устройства
3 Организационные и технические
мероприятия
3.1 Мероприятия по охране труда,
техники безопасности
3.2 Мероприятия по охране окружающей
среды
ВВЕДЕНИЕ
Электроэнергетика играет ведущую
роль во всех отраслях народного хозяйства.
На современном этапе эта роль значительно
возрастает.
Задачи по развитию электроэнергетики
предусматривают опережающие темпы роста
производства электроэнергии. Первостепенное
значение должно придаваться экономному
расходованию топливно–энергетических
ресурсов.
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика объекта электроснабжения
электрических нагрузок и его технологического
процесса
Участок токарного цеха предназначен
для обеспечения производственной продукции
всего цеха. Он является составной частью
цеха металлоизделий.
Участок токарного цеха имеет
станочное отделение, где размещен станочный
парк, вспомогательные (склады, инструментальная,
мастерская и др.) и бытовые (раздевалка,
комната отдыха) помещения.
Транспортные операции выполняются
с помощью кран-балок и наземных электротележек.
ТП расположена в пристройке цеха металлоизделий.
Каркас здания сооружен из блоков
–секций длиной 6и 4 м каждый.
Размеры участка цеха А *В* Н=
48* 28 *8 м.
Все помещения, кроме станочного
отделения, двухэтажной высотой 3,6 м.
Перечень электрооборудования
цеха дан в таблице 2.
Мощность электропотребления
(РЭП) указана
для одного электроприемника.
Расположения электрооборудования
цеха показано на плане (рис. 1.)
1.2 Классификация помещений
по взрыво-, пожаро-, электробезопасности
Помещение токарного цеха относят
к сухим, так как относительная влажность
воздуха не превышает 60% (1, п. 1.1.6). Токарный
цех – объект с сильной запыленностью,
поэтому помещения относят к пыльным,
в них по условиям производства выделяется
технологическая пыль в таком количестве,
что она может оседать на проводах, проникать
внутрь машин – (1, п. 1. 1.11).
Помещения невзрывоопасны,
так как в них не находятся и не используются
в работе вещества, образующие с воздухом
взрывоопасные смеси (1, гл. 1.3).
По пожароопасности помещения
токарного цеха относят к непожаро- опасным,
так как в них отсутствуют условия, приведенные
в (1, гл. 1.4)
2. Расчетно–конструкторская
часть
2.1.Категория надежности
электроснабжения и выбор схемы
электроснабжения
Цеховые сети делят на питающие,
которые отходят от источника питания
(подстанции), и распределительные, к которым
присоединяются электроприемники. Схемы
электрических сетей могут выполняться
радиальными и магистральными.
Радиальные схемы характеризуются
тем, что от источника питания отходят
линии, питающие крупные электроприемники
или групповые распределительные пункты,
от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные
линии, питающие прочие мелкие электроприемники.
Такие схемы обеспечивают высокую надежность
питания.
Магистральные схемы применяют
при равномерном распределении нагрузки
по площади цеха. Они не требуют установки
распределительного щита, что упрощает
и удешевляет сооружение цеховой подстанции.
В данном КП собственная ТП
является пристроенной, электроснабжение
осуществляется по магистральной схеме.
От шинопровода ТП запитываются все электроприемники
цеха.
2.2 Расчет электрических
нагрузок
Электрические нагрузки насчитываются
для последующего выбора и проверки токоведущих
элементов и трансформаторов по нагреву
и экономическим показателям.
Расчет электрических нагрузок
производим по средней мощности и коэффициенту
максимума (метод упорядочных диаграмм).
Все электроприемники разбиваем
по силовым пунктам и на группы одного
режима работы и определяем максимальные
расчетные нагрузки.
Для электроприемников по 2,
табл. 212 определяем коэффициент использования
КИ, коэффициент
мощности cosℓ и, соответственно, tgℓ. Результаты
выбора заносим в таблицу.
Для электроприемников, работающих
в ПКР, приводим их работу к длительному
режиму (кран-балка).
РНОМ ПВ 100% =
РП * √ПВ (2, с.
27 ) (1)
РНОМ = 4,8 * √0,6 = 3,36кВТ
Среднесменная нагрузка электроприемников
за наиболее загруженную смену определяется
РСМ = КИ * РНОМ, (2, с. 52)
(2)
где КИ- коэффициент
использования
РСМ1 = 0,17* 18 = 3,06 кВТ
Суммарная нагрузка силового
пункта
ΣРСМ=3,06+1,008+1,7+1,728+4,4+4,76+3,528+1,56+1,176+1,36+0,512+5,1+14,4+3,654=47,95
кВТ
определяем реактивную мощность
электроприемников за наиболее загруженную
смену
QСМ = РСМ * tgℓ. (2, с.51)
(3)
QСМ1 = 3,06 * 1,15=3,519 квар
Суммарная реактивная нагрузка
ΣQСМ=3,519+1,734+1,955+2,972+3,3+5,474+6,068+2,683+2,023+2,339+0,881+
+5,865+24,77+6,285=69,87 квар
При расчете максимальной нагрузки
выбираем условия расчета эффективного
числа электроприемников.
Определяем коэффициент использования
СП
КИ = ΣРсм , (2,с.52) (4)
ΣРНОМ
Где ΣРНОМ – номинальная
мощность СП
Ки =47,95 = 0,16
293,6
Так как эффективное число определяется
для группы электроприемников, присоединенных
к силового пункта, то необходимо учитывать
модуль сборки
m =Рном мах
, (2, с. 55) (5)
Рном мin
где m – модуль силовой сборки;
РНОМ РНОМ МАХ – номинальная
мощность наибольшего электроприемника
группы;
Рном мin – номинальная мощность
наименьшего электроприемника группы.
m = 90= 9,375 >3
При расчете максимальной нагрузки
выбираем условия расчета эффективного
числа nэ. Так как для СП
n>5; Ки>0,2; РНОМ = соnst
эффективное число электроприемников
определяется по формуле
nЭ =2*ΣРном (2,
с. 52) (6)
Рном мах
nЭ= 2*293,6 = 20
Зная эффективное
число электроприемников nЭ
и групповой коэффициент использования
КИ
(по 2, таблица 2.13) определяем КМАХ=
1,5
Определяем активную максимальную
мощность
РМАХ= КМАХ* ΣРСМ (2, с. 56) (7)
РМАХ= 1,5* 47,95= 71,925 кВТ
Определяем реактивную максимальную
мощность
QМАХ= К`* QСМ (2, с. 56) (8)
К`= 1,1 при < 10
К`= 1 при>10
QМАХ= 1 * 69,87= 69,87квар
Полная максимальная мощность
определяется
SМАХ= √Р2МАХ + Q 2СМ (2, с. 51) (9)
SМАХ= √ 71,9252 + 202= 74,65 кВА
Максимальный ток нагрузки
силового пункта
IМАХ= Sмах
√3 * U
IМАХ= 74,65 =115,5 А
√3 * 0,38
Расчетную нагрузку токарного
цеха на освещение находим по удельной
установленной мощности
РНОМО= РУД* F, (2, с.60)
(10)
где РУД – удельная
мощность, по заданию 18 Вт/м2
F – площадь, 48 *28 = 1344 м2
РНОМО = 18 * 1344 = 24,192 кВТ
Максимальная расчетная активная
мощность находится
РРО = КСО * РНОМО, (2,с. 51)
(11)
где КСО –коэффициент
спроса ; 0,95
РРО = 0,95 * 24,192 = 22,98 кВТ
Реактивная мощность на освещение
находится
QРО = РРО * tgℓ, (2, с.
51) (12)
где tgℓ = 0,33- освещение выполнено
лампами ЛБ
QРО = 22,98 * 0,33 = 7,58 квар
Активная, реактивная и полная
мощность, потребляемая цехом, составит
РМАХ = РМАХ СИЛ + РРО
QМАХ = QМАХ СИЛ + QРО
РМАХ = 71,93 + 22,98
= 94,91 кВТ
QМАХ = 69,87 +7,58
=77,45 квар
SМАХ = √ РМАХ 2 + QМАХ2
SМАХ = √ 94,912 + 27,582 = 98,83 кВА
Наименование |
Рквт |
n |
∑Р |
m |
Ки |
Шинопровод |
|
|
|
|
|
Токарно- револверные станки |
9 |
2 |
18 |
|
0,17 |
Кран –балки |
3,36 |
3 |
10,08 |
|
0,1 |
Токарные станки с ЧПУ |
5 |
2 |
10 |
|
0,17 |
Сверлильно-фрезерные станки |
7,2 |
2 |
14,4 |
|
0,12 |
Кондиционер |
5,5 |
1 |
5,5 |
|
0,8 |
Токарные станки с ЧПУ повышенной
точности |
7 |
4 |
28 |
|
0,17 |
Координатно- сверлильные горизонтальные
станки |
9,8 |
3 |
29,4 |
|
0,12 |
Строгальный станок |
12 |
1 |
12 |
|
0,13 |
Сверлильно- фрезерные станки |
4,2 |
2 |
8,4 |
|
0,14 |
Шлифовальный станок |
8,5 |
1 |
8,5 |
|
0,16 |
Наждачный станок |
3,2 |
1 |
3,2 |
|
0,16 |
Токарно многоцелевые прутково-
патронные модули |
15 |
2 |
30 |
|
0,17 |
Токарно вертикальные полуавтоматы
с ЧПУ |
30 |
3 |
90 |
|
0,16 |
Координатно- сверлильные вертикальные
станки |
8,7 |
3 |
26,1 |
|
0,14 |
Итого |
3,2-30 |
30 |
293,6 |
>3 |
0,16 |
Освещение |
|
|
24,192 |
|
0,95 |
Итого по НН |
|
|
317,79 |
|
|
Cosℓ |
Tgℓ |
Рсм |
Qсм |
nэ |
КМАХ |
РМАХ |
QМАХ |
SМАХ |
IМАХ |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,65 |
1,15 |
3,06 |
3,519 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
1,008 |
1,734 |
|
|
|
|
|
|
0,65 |
1,15 |
1,7 |
1,955 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
1,728 |
2,972 |
|
|
|
|
|
|
0,8 |
0,75 |
4,4 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
0,65 |
1,15 |
4,76 |
5,474 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
3,528 |
6,068 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
1,56 |
2,683 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
1,176 |
2,023 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
1,36 |
2,339 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
0,512 |
0,881 |
|
|
|
|
|
|
0,65 |
1,15 |
5,1 |
5,865 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
14,4 |
24,77 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,72 |
3,654 |
6,285 |
|
|
|
|
|
|
| |
|
47,95 |
69,87 |
20 |
1,5 |
71,93 |
69,87 |
74,65 |
115,5 |
0,95 |
0,33 |
22,98 |
7,58 |
|
|
22,98 |
7,58 |
24,192 |
37,44 |
| |
|
70,93 |
77,45 |
|
|
94,91 |
77,45 |
98,83 |
152,94 |
2.3 Расчет компенсирующего
устройства
Для определения средневзвешенного
коэффициента мощности определяем величины
годового расхода активной и реактивной
энергии
WГОД = WС + WО (2, с. 69) (13)
VГОД = VС + VО (2, с. 69) (14)
где WС ,VС – годовой
расход активной и реактивной энергии
Годовой расход электроэнергии
силовыми приемниками
WС =РСМ * ТС (2, с. 69) (15)
VС = QСМ *ТС (2, с. 69) (16)
где ТС - годовое
число часов работы оборудования, при
двухсменной работе по табл. 2. 20 (2)
WС = 47,95 * 3950 = 189402,5 кВт
ч
VС = 69,87 * 3950 = 275986,5 квар
ч
Годовой расход электроэнергии
на освещение
WО = РРО * ТО СР (2, с. 69)
(17)
VО = QРО * ТО СР (2, с. 69)
(18)
где ТО СР = 1600 ч –
по табл. 2. 20 (2)
WО = 22,98 * 1600 = 36768 кВт
ч
VО = 7,58 * 1600 = 12128 квар
ч
WГОД = 189402,5 +
36768 = 226170,5 кВт ч
VО = 275986,5 +12128
= 288114,5 квар ч
Средневзвешенный коэффициент
мощности
cos φ CР ВЗВ = Wгод (2, с.
69) (19)
√ WГОД2 * VО2
cos φ CР ВЗВ = 226170,5 = 0,61
√226170,52 +288114,52
Определяем мощность компенсирующего
устройства
QКУ = QМ – QЭ, (2, с. 125) (20)
где QМ = РМ * tgℓМ; РМ – мощность
активной нагрузки предприятия в часы
максимума энергосистемы, принимая по
РСМ наиболее
загруженной смены;
QЭ – мощность,
предоставленная энергосистемой
QКУ = РСМ (tgℓСР ВЗВ - tgℓЭ) (2, с. 125) (21)
QКУ = РСМ * tgℓСР ВЗВ + РДОП * tgℓДОП – (РСМ + РДОП ) * tgℓДОП
QКУ = (70,93 * 1,29 + 400 * 0,75)– (70,93 +
400) * 0,75 = 38,3квар
Для установки в КТП выбираем
компенсирующие устройство типа КС2, 3
серия QК = 40 квар, U=0,4
кв, n= 1шт – табл. 3. 238 (4)
Мощность потребителей ТП с
учетом компенсирующего устройства определяется
по формуле
S МАХ КУ = √ ( РМАХ + РДОП)2 + [(РМАХ * tgℓСР ВЗВ+ РДОП * tgℓДОП) - QКУ ]2 (22)
S МАХ КУ = √ 94,912 +400)2 + [(94,91*1,29 + 400* 0,75) – 40]2 = 496 кВА
Коэффициент мощности с учетом
компенсирующего устройства
cos φ КУ = Рмах * Рдоп
, (23)
S МАХ КУ
cos φ КУ = 94,91* 400 = 0,99
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов
Трансформаторные подстанции
должны размещаться как можно ближе к
центру нагрузок. Это позволяет построить
экономичную и надежную систему электроснабжения,
так как сокращается протяженность сетей
вторичного напряжения, уменьшается зона
аварий, облегчается и удешевляется развитие
электроснабжения, так как строят подстанции
очередями по мере расширения производства.
По заданию проектируемая токарным
цехом – потребитель 3 категории. Для потребителей
3 категории надежности электроснабжения
допускается перерыв в электроснабжении,
необходимый для ремонта и замены поврежденного
элемента системы электроснабжения, не
превышающий 24 ч. выбираем однотрансформаторную
подстанцию. Так как график нагрузки потребителей
неизвестен, выбираем мощность трансформатора
на основе расчетной максимальной нагрузки.