Электроснабжение участка кузнечно-прессового цеха
Воронежский промышленно-экономический колледж
Курсовая работа
по теме: Электроснабжение участка кузнечно-прессового цеха
Дисциплина: Электроснабжение отрасли
Выполнил: студент 3 курса группы 114
Кузнецов Евгений Олегович.
Проверил преподаватель: Кизима П.Г.
Воронеж 2013
Введение
Участок кузнечно - прессового цеха (КПЦ) предназначен для штамповки и ковки металла.
Он имеет станочное отделение, в котором установлено оборудование: обдирочные станки типа РТ - 21001 и РТ - 503, электротермические установки, кузнечно - прессовые машины, мостовые краны и др. Участок предусматривает наличие помещений для цеховых: Тепловых подстанций, вентиляторной, инструментальной кладовой, складов, для бытовых нужд и пр.
ЭСН осуществляется от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1.4 км, а от ЭНС до ГПП - 12 км. Напряжение на ГПП - 10 кВ.
Количество рабочих смен - 2. Потребители участка имеют 3 категории надежности ЭСН.
Грунт в районе КПЦ - суглинок с °t +15 °C. От этой же цеховой ТП намечается ЭСН при расширении станочного парка.
Дополнительная нагрузка КПЦ в перспективе составит: Рдоп = 685 кВТ, Qдоп=828 квар, Кn=0.5.
Каркас здания смонтирован из блоков - секций длинной 8м каждая.
Размеры участка А×В×h=96х56х10м.
Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4м
Перечень оборудования КПЦ дан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Рэл)
Таблица 1. Приложение к заданию на курсовое проектирование ЭО инструментального цеха
№ на планеНаименование ЭОРэп, кВтПримечание1Вентилятор вытяжной552Вентилятор приточный753…5Электрические установки206,17,36Краны мостовые20 кВА7…16Обдирочные станки типа РТ-5034.718…20Кривошыпные КПМ1521...23Фрикционные КПМ7.524…35Обдирочные станки типа РТ-2100110
1. Расчет электрических нагрузок
электроснабжение кузнечный прессовый цех
Все электроприемники группы работают в длительном режиме работы, поэтому Рн = Рпасп.
ШРА-1
Электроприемники группы разбивают на однородные по режиму работы подгруппы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности
В данной группе электроприемников - 8
подгруппа - Вентиляторы 2 шт.;
подгруппа - Краны мостовые 3 шт.
подгруппа - Электротермические установки 3 шт.
.1 По таблицам для каждой группы определяем: Ки, cosφ
подгруппа Ки1 = 0,6 cosφ1 = 0,8 tgφ1 = 0,75
подгруппа Ки1 = 0,1 cosφ1 = 0,5 tgφ1 = 1,73
подгруппа Ки1 = 0,8 cosφ1 = 0,95 tgφ1 = 0,33
.2 Определяем суммарную активную мощность электроприемников по подгруппам
∑Ру1 = 130 кВт ∑Ру2 = 60 кВт∑Ру3 = 60 кВт
.3 Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену
Рсм1 = Ки1 ∑Ру1; 0,6 30 = 78 кВт Рсм2 = Ки1 ∑Ру2; 0,1 60 = 6 кВт
Рсм3 = Ки1 ∑Ру3; 0,8 60 = 48 кВтсм1 = Рсм1 tgφ1; 78 0,75 = 58,5 квар Qсм2 = Рсм2 tgφ1; 6 1.73 = 10,38 кварсм3 = Рсм3 tgφ1; 48 0,33 = 15,84 квар
Где Рсм1 - среднесменная активная мощностьсм1 - среднесменная реактивная мощность
.4 Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену в целом по группе
Рсм = Рсм1 + Рсм2 + Рсм3; 78 + 6 + 48 = 132 кВтсм = Qсм1 + Qсм2 + Qсм3; 58,5 + 10,38 + 15,84 = 84,74 квар
.5 Определяем значение числа «m» - модуля силовой сборки
= Рн max / Pн min; 40/2,5 = 16
Где Рн max - максимальная номинальная мощность электропиемника в группе;
Рн min - минимальная номинальная мощность электроприемника в группе.
.6 Так как m >3, Ки < 0,2, n > 5 то эффективное значение электроприемников nэ определяем, используя относительные величины n* и Р*
* = n1 / n; 6/18 = 0,33
где n1 - число элекртоприемников, мощность которых больше 0,5 номинальной мощности самого мощного электроприемника.- общее число электроприемников.
Р* = Р1 / ∑Рн; 180/314 = 0,57
где Р1 - суммарная мощность n1 элект;роприемников;
∑Рн - суммарная мощность всех электроприемников группы.* = 0,37* = 0,57
.7 По значению Ки и nэ определяем из таблицы Кмакс
Кмакс = 2
По этим значениям из таблицы определяем величину nэ* = 0,81э = n nэ*; 0,81 18 = 14,58 ≈ 15
.8 Определяем максимальную расчетную активную мощность
Рмакс = Рсм Кмакс; 132 2 = 264 кВт
.9 Определяем максимальную расчетную реактивную мощность
макс = К′макс Qсм; 1,1 84,74 = 93,2 квар
где К′макс = 1,1; если nэ ≤ 10; Ки ≥ 0,2 и nэ ≤ 100, в остальных случаях К′макс = 1,1
.10 Определяем полную максимальную расчетную мощность
макс = √Р2макс + Q2макс; √2642 + 93,22 = 280 кВА
1.11 Определяем максимальный расчетный ток
макс = Sмакс / (√3 Uн); 280/1,73 0,38 = 430 А
ШРА-2
В данной группе электроприемников - 28
подгруппа: пресса - 6 шт.
подгруппа: станки - 22 шт.
.1.1 По таблицам для каждой группы определяем: Ки, cosφ
подгруппа Ки1 = 0,17 cosφ1 = 0,65 tgφ1 = 1,17
.1.2 Определяем суммарную активную мощность электроприемников по подгруппам
∑Ру1 = 67,5 кВт ∑Ру2 = 167 кВт
.1.3 Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену
Рсм1 = Ки1 ∑Ру1; 0,25 67,5 = 16,9 кВт Рсм2 = Ки1 ∑Ру2; 0,17 167 = 28,4 кВтсм1 = Рсм1 tgφ1; 16,9 1,17 = 19,8 квар Qсм2 = Рсм2 tgφ1; 28,4 1,17 = 33,2 квар
Где Рсм1 - среднесменная активная мощностьсм1 - среднесменная реактивная мощность
1.1.4 Определяем среднюю мощность за максимально загруженную смену в целом по группе
Рсм = Рсм1 + Рсм2; 16,9 + 28,4 = 45,3 кВтсм = Qсм1 + Qсм2; 19,8 + 33,2 = 53 квар
.1.5 Определяем значение числа «m» - модуля силовой сборки
= Рн max / Pн min; 20/5,5 = 3,63
где Рн max - максимальная номинальная мощность электропиемника в группе;
Рн min - минимальная номинальная мощность электроприемника в группе.
.1.6 Так как m >3, Ки < 0,2, n > 5 то эффективное значение электроприемников nэ определяем, используя относительные величины n* и Р*
* = n1 / n = 6/24 = 0,25
где n1 - число элекртоприемников, мощность которых больше 0,5 номинальной мощности самого мощного электроприемника.- общее число электроприемников.
Р* = Р1 / ∑Рн = 0,43
где Р1 - суммарная мощность n1 электроприемников;
∑Рн - суммарная мощность всех электроприемников группы.
1.1.7 По значению Ки и nэ определяем из таблицы Кмакс
Кмакс = 2,5
.1.8 Определяем максимальную расчетную активную мощность
Рмакс2 = Рсм Кмакс; 45,3 2,5 = 113,2 кВт
.1.9 Определяем максимальную расчетную реактивную мощность
макс2 = К′макс Qсм = 1,1 53 = 58,3 квар
где К′макс = 1,1; если nэ ≤ 10; Ки ≥ 0,2 и nэ ≤ 100, в остальных случаях К′макс = 1,1
.1.10 Определяем полную максимальную расчетную мощность
макс = √Р2макс + Q2макс; √113,22 + 58,32 = 127,3 кВА
.1.11 Определяем максимальный расчетный ток
макс = Sмакс / (√3 Uн); 127,3/1,73 0,38 = 181,9 А
2. Расчет распределительной сети
Цеховые сети должны:
Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;
Быть удобными и безопасными в эксплуатации;
Иметь оптимальные технико-экономические показатели;
Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.
На практике наиболее распространение имеют смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любых категорий электроснабжения.
В проектируемом цехе - магистральная схема.
Приведем расчет распределительной сети цеха. Распределительная сеть отдаленного электроприемника имеет вид:
ШРА-1
.1.1 Расчет распределительной сети: Вентилятор приточный
.1.2 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 55/(1,73 0,38 0,8) = 110 А
.1.3 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву
н ≤ Iд.
≤ 140
Выбираем провод АВВГ сечением 50 мм 2 с Iд = 140 А.
2.1.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 110/2,5 = 220 А
Выбираем предохранитель ПН-2-250 с Iпв = 220 А.
.1.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 220 = 72,8
Условие выполняется, значит, плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
.2 Расчет распределительной сети: Вентилятор приточный
.2.1 Определяем номинальный ток
н = Рн /(√3 Uн cosφ) = 75/(1,73 0,38 0,8) = 150 А
.2.2 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву
Iн ≤ Iд.
≤ 170
.2.3 Выбираем провод АВВГ сечением 95 мм 2 с Iд = 170 А.
.2.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 150/2,5 = 300 А
Выбираем предохранитель ПН-2-400 с Iпв = 300 А.
.2.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
≥ 0,33 300 = 99
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
2.3 Расчет распределительной сети: Электрические установки
.3.1 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 20/(1,73 0,38 0,95) = 33,3 А
.3.2 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву
н ≤ Iд.
,3 ≤ 42
.3.3 Выбираем провод АПВ сечением 10 мм2 с Iд =42 А.
.3.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;пв > к Iн / 2,5 = 5 33,3/2,5 = 66,6 А
Выбираем предохранитель ПН-2-100 с Iпв = 70 А.
.3.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 70 = 23,1
Условие выполняется, значит, плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
.4 Расчет распределительной сети: Краны мостовые
.4.1 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 20/(1,73 0,38 0,5) = 66,6А
.4.2. Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:н ≤ Iд.
,6 ≤ 75
.4.3 Выбираем провод АВВГ сечением 25 мм 2 с Iд = 75 А
.4.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;пв > к Iн / 2,5 = 5 66,6/2,5 = 133,2 А
Выбираем предохранитель ПН-2-200 с Iпв = 140 А.
2.4.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 140 = 46,2
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
ШРА-2
.5 Расчет распределительной сети: Обдирочные станки РТ-503
.5.1 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 4,7/(1,73 0,38 0,65) = 11,8 А
.5.2. Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:
н ≤ Iд.
,8 ≤ 19
.5.3 Выбираем провод АПВ сечением 2,5 мм 2 с Iд = 19 А
.5.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 11,8/2,5 = 23,6 А
Выбираем предохранитель ПН-2-100 с Iпв = 30 А.
.5.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 30 = 100
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
.6 Расчет распределительной сети: Кривошипные КПМ
.6.1 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 15/(1,73 0,38 0,65) = 37,2 А
.6.2 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву
н ≤ Iд.
,2 ≤ 42
.6.3 Выбираем провод АПВ сечением 10 мм 2 с Iд = 42 А
2.6.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 37,2/2,5 = 74,4 А
Выбираем предохранитель ПР-2-100 с Iпв = 80 А.
.6.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 80 = 26,4
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
.7 Расчет распределительной сети: Фрикционные КПМ
.7.1 Определяем номинальный ток
2.7.2 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву:
н ≤ Iд.
,8 ≤ 19
.7.3 Выбираем провод АПВ сечением 2,5 мм 2 с Iд = 19 А
.7.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 18,8/2,5 = 37,6 А
Выбираем предохранитель ПН-2-100 с Iпв = 40 А.
.7.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 40 = 13,2
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
2.8 Расчет распределительной сети: Обдирочные станки РТ - 21001
.8.1 Определяем номинальный ток
н = Рн / (√3 Uн cosφ) = 10/(1,73 0,38 0,65) = 25 А
.8.2 Выбираем сечение проводников по допустимому нагреву
н ≤ Iд.
≤ 27
.8.3 Выбираем провод АПВ сечением 4 мм 2 с Iд = 27 А
.8.4 Для защиты распределительной сети от токов КЗ предусмотрены плавкие предохранители. Выбор плавкой вставки предохранителя ведется по следующим условиям
пв ≥ Iр;пв ≥ Iпик /α;
Iпик = к Iн;
α = 2,5;
Iпв > к Iн / 2,5 = 5 25/2,5 = 50 А
Выбираем предохранитель ПН-2-100 с Iпв = 55 А.
.8.5 Выбранный предохранитель должен защищать не только электроприемники, но и провода, которыми он запитан. Для этого должно выполняться условие
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 55 = 18,15
Условие выполняется, значит плавкая вставка и сечение провода выбрано верно.
3. Выбор шинопровода
по ШРА-1
Выбираем шинопровод ШРА - 500 - 44 - У3 с номинальным током 430А и r0 = 0,21Ом/км, х0 = 0,21 Ом/км
по ШРА-2
Выбираем шинопровод ШРА - 250 - 32 - У3 с номинальным током 181,9А и r0 = 0,21 Ом/км, х0 = 0,21 Ом/км
4. Расчет силовой сети от КТП до ШРА
Силовая питающая сеть от КТП до ШРА имеет следующий вид:
КТП ШРА
.1.1 Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: ШРА- 1
.1.2 Максимальный расчетный ток для линии берем: Iмакс = 200 А
.1.3 Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току
Принимаем кабель марки АВВГ сечением 150 мм 2 с Iдоп = 235 А.макс ≤ Iдоп;
≤ 235
.1.4 Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям:
пик = Iпуск + (Iмакс - Ки Iном);пв ≥ Iпик / α;
Iпв ≥ Iр;
где Iном и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.пик = 150*5 + (200 - 0,6 150) = 860 Апв ≥ 860/2,5 = 334 А
Принимаем предохранитель ПР-2-1000 с Iпв = 380 А.
.1.5 Выбранный предохранитель должен удовлетворять условию
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 380 = 125,5А.
.1.6 В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70М с рубильником на номинальный ток Iном = 125,4 А
.2 Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: ШРА-2
.2.1 Максимальный расчетный ток для линии берем Iмакс = 181,9 А
.2.2 Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току
Принимаем кабель марки АВВГ сечением 120 мм 2 с Iдоп = 200 А.макс ≤ Iдоп; 181,9 ≤ 200
.2.3 Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям
пик = Iпуск + (Iмакс - Ки Iном);пв ≥ Iпик / α;
Iпв ≥ Iр;
где Iном и Iпуск - номинальный и пусковой ток самого мощного электроприемника, питающийся от данной силовой сети; Ки - коэффициент использования.пик = 37,56 + (181,9 - 0,25 37,5) = 396,6 Апв ≥ 396,6/2,5 = 158,6 А
Принимаем предохранитель ПН-2-250 с Iпв = 200 А.
.2.4 Выбранный поредохранитель должен удовлетворять условию
доп ≥ кз Iза;
≥ 0,33 200 = 66
.2.5 В качестве распределительного устройства на КТП принимаем распределительную панель одностороннего обслуживания типа ЩО - 70М с рубильником на номинальный ток Iном = 200 А
.3.1 Производим расчет силовой питающей линии для шинопровода: РП-1
.3.2 Максимальный расчетный ток для линии берем: Iмакс = 230 А
.3.3 Выбор сечения кабеля и его марку производим по максимальному расчетному току
Принимаем кабель марки АВВГ сечением 150 мм 2 с Iдоп = 235 А.макс ≤ Iдоп;
.3.4. Для защиты от токов КЗ предусмотрены предохранители с плавкими вставками. Расчет токов плавких вставок ведем по следующим условиям
пик = Iпуск + (Iмакс - Ки Iном);пв ≥ Iпик / α;
Iпв ≥ Iр;