Наименование
электроприемника
|
Мощность
одного электроприемника кВт
|
Количество
n, шт.
|
Напряжение,
В
|
Частота,
Гц
|
Двигатели
насосов
|
75
55 18,5
|
10
3 3
|
380
|
50
|
Двигатели
станков
|
7,5
4,5 4
|
5
4 3
|
380
|
50
|
Двигатели
дробилок
|
3
160 132
|
2
1 1
|
380
|
50
|
Двигатели
элеваторов
|
7
|
4
|
380
|
50
|
Двигатели
вентиляторов
|
4
30
|
3
2
|
380
|
50
|
Двигатели
кранов
|
16
45 55 0,2
|
4
2 2 4
|
380
|
50
|
Освещение
|
100
|
-
|
-
|
50
|
Двигатели
шаровых мельниц
|
630
|
3
|
3000
|
50
|
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
.1 Выбор рода тока и напряжения
Для получения наиболее экономичного варианта
электроснабжения предприятия в целом, напряжение каждого звена системы
электроснабжения должно выбирается, прежде всего, с учетом напряжений смежных
звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических
показателей различных вариантов с учетом всех влияющих факторов.
Предпочтение при выборе вариантов следует
отдавать варианту с более высоким напряжением при небольших экономических
преимуществах (не превышающих 10-25%) низшего из сравниваемых напряжений.
Из-за существенного различия в мерах по
обеспечению электробезопасности, а также в конструкции электрических аппаратов
и проводников сложилось разделение сети по напряжению на две группы:
) cети
напряжением до 1000В - сети низкого напряжения (НН);
) cети
напряжением более 1000В - сети высокого напряжения (ВН).
Выбор напряжение выше 1 кВ производится в
зависимости от мощности электроустановок предприятия одновременно с выбором
всей схемы электроснабжения. Для питания предприятия малой мощности и в
распределительных сетях внутри предприятия используются напряжение 10кВ.
Все технологическое оборудование отделения
экстракции питается от сети напряжением 380 В переменного тока. Это объясняется
тем, что силовые двигатели применяются малой и средней мощности.
Электроосветительные установки являются, как
правило, однофазными электроприемниками. Лампы светильников имеют мощность от
десятков ватт до несколько киловатт и питаются напряжением 220 В переменного
тока.
В целях безопасности работ обслуживание
ремонтного персонала при работе мешалки и для местного освещения, питание от
переносных светильников осуществляется напряжением 12В переменного тока.
Род тока для питающей сети переменный наиболее
удобный для передачи и трансформирование электроэнергии. Система передачи тока
трехфазная, частотой 50 Гц. Плавной регулировки механизмов нет.
2.2 Определение расчетной нагрузки отделения
подготовки шихты
.2.1 Первым и основополагающим этапом
проектирования систем электроснабжения является определение ожидаемых расчётных
значений электрических нагрузок, которые не подсчитываются простым
суммированием установленных номинальных мощностей. Максимальная расчётная
нагрузка, потребляемая электроприёмниками, всегда меньше суммы номинальных
мощностей и подсчитывается одним из рекомендованных методов в зависимости от
исходных данных для расчётов.
2.2.2 При определении расчётных электрических
нагрузок пользуются следующими методами:
а) упорядоченных диаграмм (метод коэффициента
максимума);
б) удельного потребления электроэнергии на
единицу продукции;
в) метод коэффициента спроса;
г) удельной мощности на электронагрузки на 1 м2
производственной площади.
.2.3 Завышение ожидаемых нагрузок приводит к
удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей и
неоправданному увеличению мощностей трансформаторов и прочего
электрооборудования. Занижение нагрузок может привести к уменьшению
пропускаемой способности электрической сети, к лишним потерям мощности,
перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, сокращению срока их службы.
2.2.4 Основным методом расчёта электрических
нагрузок промышленных предприятий, при разработке технических и рабочих
проектов электроснабжения, является метод упорядоченных диаграмм, рекомендованный
методологической литературой [“Временные руководящие указания по определению
электрических нагрузок промышленных предприятий”]. Метод применяется при
расчёте рассредоточенной нагрузки, когда известны номинальные данные всех
электроприёмников, независимо от их числа.
Для больших групп приёмников, разных по мощности
и режиму работы, подсчёт суммированных расчётных нагрузок затруднителен. Для
упрощения расчётов вводят понятие эффективного числа приёмников - nЭФ.
Эффективным числом приёмников называется - число
одинаковых по режиму работы и по мощности электроприёмников, которые
обеспечивают тот же расчётный максимум, что и группа различных по мощности и
режиму работы электроприёмников.
Расчёт электрических нагрузок производится по
формулам;
Определение эффективного числа приёмников.
,
где эффективное число приемников (шт.);
РР - расчётная мощность
(кВт).
Определение коэффициента максимума.
,
где эффективное число приемников (шт.);
коэффициент использования;
коэффициент максимума.
Определение коэффициента спроса.
КС = КМ * КИ,
где КС -коэффициент
спроса;
коэффициент максимума;
коэффициент использования.
Определение расчётной мощности.
РР = КС * РУСТ,
где коэффициент спроса;
мощность установленная (кВт);
РР - расчётная мощность
(кВт).
Определение тангенса.
,
Определение реактивной мощности.
QР = РР
* ,
где реактивная мощность (кВАр);
РР - активная мощность
(кВт).
Определение полной мощности.
,
где Sp - полная
мощность (кВА);
РР - активная мощность
(кВт);
реактивная мощность (кВАр).
Определение расчётного тока
,
где U -
напряжение питающей сети (В);
- расчетная мощность (кВт);
Ip - Расчётный
ток (А).
Таблица 3. Значения электрических
нагрузок
Пример расчета для насосов:
, (10)
где - мощность наибольшая (кВт);
- мощность наименьшая (кВт).
см (2)
nэф > n
то nэф = nЭФ*
*
n =0,83 * 16 = 13,28
nЭФ =
14
, см (3)
Км =1.20 коэффициент максимума
КС = 0,7 * 1,20 = 0,84 см (4)
РР = 970,5 * 0,84= 815 (кВт), см (5)
sinФ=0,6 cosФ
=0,8
= , см (6)
, см (7)
, см (8)
, cм (9)
(11)
где- суммарная установленная мощность
(кВт);
- мощность установленная (кВт).
(12)
где- суммарная расчетная мощность
(кВт);
- расчетная мощность (кВт);
(13)
где - суммарная реактивная мощность
(кВАр);
- реактивная мощность (кВАр).
Определения суммарной расчетной
мощности
, см (8)
- коэффициент мощности. (14)
, cм (9)
2.3 Определение категории надежности потребителя
Основными группами электроприёмников являются
светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производственных
механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические
печи и др. По режиму работы электроприёмники делят на три группы, для которых
предусматривают три режима работы: продолжительный, кратковременный, повторно -
кратковременный.
По обеспечению надёжности электроснабжения
электроприёмники разделяют на три категории:
.3.1. Электроприёмники I
категории, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность
для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак
продукции, расстройство сложного технологического процесса.
Из состава электроприемников I
категории выделена так называемая особая группа электроприемников,
бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства
с целью предотвращения угрозы жизнедеятельности людей, взрывов, пожаров и
повреждения дорогостоящего оборудования.
.3.2 Электроприёмники II
категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску
продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта.
.3.3 Электроприёмники III
категории - электроприёмники несерийного производства продукции,
вспомогательные цеха, коммунально-хозяйственные потребители.
Отделение ОПШ относится к потребителем II
категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недовыпуску
продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта.
2.4 Выбор числа и мощности силовых
трансформаторов
В системе электроснабжения отделения экстракции
мощность силовых трансформаторов должна обеспечивать нормальные условия питания
всех приемников электроэнергии. При выборе мощности трансформаторов следует
добиваться экономически целесообразного режима работы и соответствующего
обеспечения резервирования питания приемников. При отключении одного из
трансформаторов, нагрузка переходит на другой трансформатор.
Надежность электроснабжения участка достигается
за счет установки на подстанции двух трансформаторов, которые работают
раздельно. При этом соблюдается условие, что любой из оставшихся в работе
трансформаторов (при аварии с другим) обеспечивает полностью или с некоторым
ограничением требуемую мощность. Обеспечение требуемой мощности может
осуществляться не только за счет использования номинальной мощности
трансформаторов, но за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения их
установленной мощности).
Номинальной мощностью трансформатора называют
мощность, на которую он может быть загружен непрерывно в течение всего срока
службы (примерно 20 лет) при нормальных условиях окружающей среды.
Определяем коэффициент загрузки трансформаторов.
Коэффициент загрузки должен находиться в приделах от 0,6 до 0,8 так, как при
таком коэффициенте загрузки трансформаторы работают с максимальным
коэффициентом полезного действия.
На основании данных выбираем трансформаторы подстанции.
Она является пристроенной и предназначена для питания электрооборудования
отделение экстракции.
Данные потребители являются
потребителями второй категории. На основании выше сказанного устанавливается
два трансформаторов каждый кВА.
Определяем коэффициент загрузки на
трансформаторах
, (15)
где расчетная мощность потребителей
(кВА);
мощность трансформаторов (кВА);
N - число
трансформаторов.
3600 кВА
2500 кВА
n-2
.
Коэффициент загрузки находится в
заданных пределах.
Следовательно, выбранные мощности
трансформаторов (2 х 2500 кВА) обеспечивают электроснабжение потребителей, как
в нормальном так и в аварийном режимах.
2.5 Конструктивное выполнение трансформаторной
подстанции
Конструктивное выполнение трансформаторных
подстанций и распределительных пунктов определяется их главной схемой.
Конструкция подстанции, как правило, состоит из
трех основных узлов:
) распределительное устройство (РУ) первичного
напряжения, содержащего сборные и соединительные шины;
) распределительное устройство РУ вторичного
напряжения.
В настоящее время в цехах промышленных
предприятий наибольшее распространение имеют комплектные трансформаторные
подстанции КТП 10/0,4 кВ. Трансформаторные подстанции (ТП) являются основным
звеном системы электроснабжения. Основными типами трансформаторных подстанций
промышленных предприятий являются:
) заводские подстанции.
Главная понизительная подстанция (ГПП) с
открытым РУ для питания цеховых и межцеховых подстанций;
) цеховые подстанции для питания одного или
нескольких цехов.
В нашем случае подстанция является цеховой
пристроенной подстанцией, закрытого типа. На рис 1 приведено конструктивное
выполнение этой подстанции.
Конструктивное выполнение трансформаторной
подстанции.
Рис 1. Камеры отходящих фидеров
.6 Расчет токов короткого замыкания
Коротким замыканием называется преднамеренное
или случайное, не предусмотренное нормальными условиями работы, соединение двух
точек электрической цепи через малое сопротивление.
Для вычисления токов короткого замыкания
составляют расчетную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы
электроснабжения. В расчетной схеме учитывают сопротивление питающих
генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий, реакторов. По расчетной
схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивление источников
и потребителей и намечают точки для расчетов токов короткого замыкания. Для
генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий и коротких участков
распределительной сети обычно учитывают только индуктивные сопротивления. При
значительной протяженности сети (кабельной и воздушной) учитывают так же их
активные сопротивления, так как в удаленных точках короткого замыкания
сказывается снижение ударного коэффициента.
Расчет токов короткого замыкания
производится в относительных единицах. Все расчетные данные приводят к и
принимается по генераторным
значениям напряжения. За базовое напряжение принимают среднее номинальное
напряжение той ступени, где производится расчет токов короткого замыкания.
Расчетное напряжение каждой ступени принимается на пять процентов выше
номинального напряжения сети отсюда эти величины 0,4; 6,3; 10,5 кВ и так далее.
- за базисную мощность можно выбрать
мощность, принимаемую при расчетах за единицу, например мощность системы,
суммарные номинальные мощности генераторов станции или трансформаторов
подстанции или удобное для расчетов число, кратное десяти. При расчете
целесообразно принять =100МВ*А.
Расчет токов короткого замыкания
производится несколькими способами:
расчет токов короткого замыкания в
относительных единицах;
расчет токов короткого замыкания в
именованных единицах;
расчет токов короткого замыкания по
расчетным кривым.
Расчетная схема (а) и схема
замещения (б)
.6.1 Расчет токов короткого
замыкания на шинах распределительного устройства РУ-10кВ
Расчёт производим в относительных единицах.
Принимаем 100МВА.
Определяем сопротивление трансформатора
, (16)
где номинальная мощность трансформатора
(кВА);
исходное значение находится [1] с
228,напряжэние короткого замыкания в %:
- сопротивление трансформатора;
- базисная мощность (МВА),
(Ом).
Определяем сопротивление реактора
, (17)
где - сопротивление реактора;
- паспортное сопротивление реактора
(%);
- базисный ток (кА); -
номинальное напряжение (кВ);
- номинальный ток реактора (кА); - базисное
напряжение (кВ);
Определяем
, (18)
где полная базисная величина (МВ*А);
напряжение базисное (В);
,
(Ом).
Определяем сопротивление КЛ
, (19)
где - сопротивление кабельной линии,
- индуктивное сопротивление
кабельной линии (Ом/км),
- длина кабельной линии (км),
- базисная мощность (МВА),
- номинальное напряжение (кВ),
(Ом).
Определяем результирующее
сопротивление
(20)
где - результирующее сопротивление;
- сопротивление трансформатора;
- сопротивление реактора;
- сопротивление кабельной линии;
Определяем ток короткого замыкания.
(21)
где - ток короткого замыкания (кА);
- базисный ток (кА);
- результирующее сопротивление
(Ом);
Определяем ударное значение тока
, (22)
где - ударный ток через полупериод
после возникновения короткого замыкания
(кА);
ударный коэффициент находится по [1]
стр. 228;
ток короткого замыкания (кА);
Определяем действительное значения
тока через период после возникновения короткого замыкания.
(23)
где - наибольшее действующее значение
полного тока короткого замыкания (кА),
q -
коэффициент,
- ток короткого замыкания (кА)
Определяем действующие значения
установившегося тока
, (24)
где - действующее значение
установившегося тока короткого замыкания кА;
- ток короткого замыкания, кА
Определяем - мощность
короткого замыкания.
(25)
.6.2 Расчет тока короткого замыкания на шинах
распределительного устройства - 0,4кВ
Решения производим в относительных единицах.
Базисное напряжение принимаем Uб=0,4кВ
при Uсрн=10,5кВ из выше
приведенных расчетов имеем:
Ом
Заменим сопротивление одним и
получим
При Uсрн=0,4кВ
Определяем сопротивление
трансформатора
, (26)
где номинальная мощность трансформатора
(кВА);
исходное значение находится по
каталогам или справочникам [6; 7]
Ом.
Определяем результирующие
сопротивления
, (27)
где результирующие сопротивления;
Ом
Определяем ток короткого замыкания.
, (28)
.
ток базисный (кА);
Определяем ударное значение тока
, (29)
ударный коэффициент находится по [1]
стр. 228;
ток короткого замыкания (кА);
.
Определяем действительное значения
тока
.
Определяем действующие значения
установившегося тока
, (31)
.
Определяем - мощность
короткого замыкания мВа
, (32)
.
.7 Выбор высоковольтного
оборудования
В электроустановках могут возникать
различные виды коротких замыканий, сопровождающиеся резким увеличением тока.
Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения,
должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учетом
величины этих токов.
Различают следующие виды коротких
замыканий: трехфазное или симметричное три фазы соединяются между собой;
двухфазное - две фазы соединяются между собой; однофазное - одна фаза
соединяется с нейтралью источника через землю; двойное замыкание на землю - две
фазы соединяются между собой и с землей.
Для предотвращения короткого
замыкания и уменьшения их последствий необходимо правильно вычислить величины
токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и
средства для ограничения токов короткого замыкания. Наибольшее применение для
ограничения токов короткого замыкания находит установка реакторов на линиях
потребителей, подключаемых непосредственно на шины электрических станций,
распределительной трансформаторной подстанции (РТП) большой мощности. За счет
этого нет необходимости значительно повышать сечение токоведущих частей и
увеличивать габариты электрических аппаратов, то есть снижаются капитальные
затраты и расход цветного металла.
При коротких замыканиях, в
результате возникновения наибольшего ударного тока короткого замыкания в шинах
и других конструкциях распределительного устройства (РУ) возникают
электродинамические усилия, создающие механическое напряжение в металле, что
может вывести из строя данную конструкцию. Поэтому механическое напряжение в
металле должно быть меньше максимально допустимого напряжения для данного
металла.
Чтобы токоведущие части были
термически устойчивы к токам короткого замыкания, величина расчетной
температуры должна быть ниже допустимой температуры для данного материала. За
действительное время протекания тока короткого замыкания принимают суммарное
время действия защиты и выключающей аппаратуры
где t выкл -
время выключения защиты с;
tзащ - время
действия защиты;
, (33)
где полная мощность трансформаторов кВА;
номинальное высшее напряжения В;
, (34)
где действующий переходной ток короткого
замыкания кА;
действующие значения установившегося
тока короткого замыкания кА.
,
, (35)
где - приведенное время;
.
.7.1 Выбор высоковольтного
выключателя
При выборе масляного выключателя следует учесть,
что он будет разрывать электрическую цепь под нагрузкой, т.е. отключать сверх
переходной ток короткого замыкания и кроме того отключать мощность короткого
замыкания. Следовательно, при выборе выключателя их нужно учитывать.
Предварительно выбираем масленый выключатель
типа ВМГ-10 Высоковольтные аппараты выбирают на основании сравнения каталожных
данных с соответствующими расчетами данными, для чего составляют сравнительную
таблицу.
Таблица 4
Расчётные
данные
|
Паспортные
данные
|
UHOM
=
10 кВ
|
UHOM
=
10 кВ
|
IHOM = 92,48 A
|
IHOM = 630A
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончательно принимаем к установке масленый
выключатель типа ВМГ -10.
.7.2 Выбор разъединителей
Предварительно выбираем разъединитель РВ 10/400
Высоковольтные аппараты выбирают на основании
сравнения каталожных данных с соответствующими расчетами данными, для чего
составляют сравнительную таблицу.
Таблица 5
Расчётные
данные
|
Паспортные
данные
|
UHOM
=
10 кВ
|
UHOM
=
10 кВ
|
IHOM = 92,48 A
|
IHOM = 400A
|
|
|
|
|
Определяем время пробоя
, (36)
.
Окончательно к установки принимаем
разъединитель типа РВ 10/400
.7.3 Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформатора тока. При
выборе необходимо, что бы полная нагрузка на вторичную обмотку не превышала
номинальной, в противном случае трансформатор не будет работать в своем классе
точности. Наиболее распространенной схемой включения является схема неполной
звезды.
Расчет ведем по наиболее загруженной
фазе, определяем нагрузку подключенную вторичной обмотке трансформатора, при
этом из-за малости принимаем
, (37)
где .
- сопротивление контактов
. -
сопротивление приборов
. -
сопротивление проводов.
Согласно ПУЭ токовые вторичные цепи
должны выполняется медными проводами.
Сопротивление rк. принимаем
0,1 Ом, g = 53, S = 2,5 мм2,
, отсюда В таблице 6
даны основные параметры амперметра, ваттметра, которые используются в качестве
измерения тока и мощности питающей сети.
(38)
,
, (39)
.
Таблица 6 Параметры приборов
Предварительно выбираем трансформатор тока типа
ТТ -10/200
Высоковольтные аппараты выбирают на основании
сравнения каталожных данных с соответствующими расчетами данными, для чего
составляют сравнительную таблицу.
Таблица 7 Параметры трансформатора тока типа ТТ
-10/200
Расчётные
данные
|
Паспортные
данные
|
UHOM
=
10 кВ
|
UHOM
=
10 кВ
|
IHOM =92,48A
|
IHOM = 200
A
|
|
|
|
|
|
|
Окончательно к установке принимаем трансформатор
тока ТТ -10/200
.7.4 Выбор трансформаторов напряжения
Подключаем к трансформатору приборы.
Высоковольтные аппараты выбирают на основании сравнения каталожных данных с
соответствующими расчетами данными, для чего составляют сравнительную таблицу.
Таблица 8
Параметры приборов
Наименование
прибора
|
Тип
прибора
|
Потребляемая
мощность, ВА
|
Вольтметр
|
Н-376
|
9
|
Счетчик
|
СА-3У
|
1,75
|
Ваттметр
|
М-317
|
10
|
Предварительно выбираем трансформатор напряжения
типа НОМ-10
Высоковольтные аппараты выбирают на основании
сравнения каталожных данных с соответствующими расчетами данными, для чего
составляют сравнительную таблицу.
Таблица 9 Параметры трансформатора напряжения
НОМ-10
Расчётные
данные
|
Паспортные
данные
|
UHOM
=
20 кВ
|
UHOM
=
10 кВ
|
|
|
Окончательно к установке принимаем трансформатор
напряжения типа НОМ - 10.
.8 Выбор схемы электроснабжения до 1000В
Схема электроснабжения промышленного предприятия
показывает связь между источником питания и потребителями электроэнергии.
В соответствии с современными принципами
построения схем электроснабжения промышленных предприятий, схема должна
удовлетворять следующим основным положениям:
) обеспечивать необходимую надежность питания
потребителей;
) все элементы схемы должны находиться в работе
и иметь такие параметры, чтобы при аварийном выходе из строя какого-либо
основного элемента (трансформатор, линия) оставшиеся в работе могли принять на
себя полностью или частично нагрузку отключившегося элемента;
) учитывать перспективы развития предприятия для
обеспечения возможности подключения дополнительных мощностей без коренной
реконструкции сети. Возможность замены трансформаторов на более мощные в
пределах одной трансформаторной подстанции, а также за счет строительства
дополнительных линий.
Сети напряжением до 1 кВ служат для
распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для
питания некоторых электроприемников, расположенных за пределами цеха на территории
предприятия. По своей структуре схемы внутрицеховых электрических сетей могут
быть радиальными, магистральными и смешенными.
Радиальные схемы применяют при наличии групп
сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво-
и пожароопасных цехах, с химически активной и аналогичной средой. Радиальные
схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях.
Магистральные схемы целесообразно применять для
питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно
равномерно по площади цеха, а также для питания группы электроприемников,
принадлежащих одной технологической линии.
На практике для электроснабжения
электроприемников, радиальные и магистральные схемы встречаются в чистом виде
довольно редко. Наибольшее распространение нашли смешанные (комбинированные)
схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные
для любой категории электроснабжения.
Таки образом, для цеха ПМУ отделения подготовки
шихты выбираем радиальную схему электроснабжения, так как она обеспечивает
надежность питания электроприемников в соответствии со степенью их
ответственности и показывает высокие технико-экономические показатели, а так же
удобства эксплуатации сети.
2.9 Выбор силовых кабелей и электрозащиты в
электросетях до 1000В
В сетях напряжением до 1000В применяются плавкие
предохранители, наряду с плавкими предохранителями для защиты от коротких
замыканий и перегрузок широко применяют автоматические выключатели. В отличие
от предохранителей автоматические выключатели всегда готовы к быстрому
включению после отключения защищаемой цепи, поэтому их применяют в схемах (АВР)
автоматическое включение резерва. Кроме того, автоматические выключатели
одновременно отключают все три фазы защищаемого элементов то время, как при
использовании предохранителей возможно их перегорание только в одной фазе, что
как правило, приводит к опасному для двигателей режиму работы на двух фазах. В
сетях напряжением до 1000В прокладываются силовые кабели с медными или алюминиевыми
жилами с резиновой изоляцией, в свинцовой, поливинилхлоридной или резиновой
оболочкой, с защитным покровом или без него. Кабели изготовляются по ГОСТ
433-75. Срок службы кабелей 12 лет со дня изготовления при соблюдении
потребителем условий хранения, прокладки (монтажа) и эксплуатации. [2] стр23
.9.1 Выбор силовых кабелей
Выбор силовых кабелей производиться по четырем
основным критериям:
1) по длительно допустимому току , А;
) по падению напряжения , В;
) по экономической плотности тока;
) по минимуму расхода цветного
металла;
Выбираем кабель от ТП до двигателей
станков
IP = 21,75 (А);
0,5; ; Р=7,5кВТ;
а) предварительно определяем сечение
жилы кабеля по IДД
IДД =38 (А)
> =21,75 (А)
где IДД -длительно
допустимый ток, А, определяется по таблице [1];
- расчетный ток, А.
Предварительно выбираем сечение Al жилы кабеля
S=4 мм2
б) Проверяем выбранное сечение жилы
кабеля проверяем по
= 0,455 * (18,35 * 0,5 + 0,098 *
0,875) * 21,75 * 0,03 = 1,4 %, (40)
где активное сопротивление, Ом/км;
индуктивное сопротивление, Ом/км;
длина участка, км;
Выбранное по IДД сечение S=4 мм2 проходит
по падению напряжения.
Окончательно к прокладке принимаем кабель марки
АВВГ 4х4.
Аналогично выбираем кабеля для основного
оборудования.
Выборный кабели занесены в таблицу 10.
Таблица 10
Силовые кабеля
2.9.2 Выбор автоматических выключателей
Провода и кабели, выбранные по номинальному или
максимальному току, в нормальном режиме могут испытывать нагрузки, значительно
превышающие допустимые из-за перегрузок электроприёмников, поэтому как
электроприемники, так и участки сети должны защищаться защитными аппаратами:
плавкими предохранителями, автоматическими выключателями, магнитными
пускателями.
Главные функции аппаратуры защиты:
) включение и отключение электроприёмников и
электрических цепей;
) электрическая защита их от перегрузки,
коротких замыканий, понижения напряжения или самозапуска.
Аппарат может быть предназначен для выполнения
как одной, так и нескольких из указанных функций, что определяет его
конструкцию и схему соединения.
Плавкие предохранители применяют в основном для
защиты электроприёмников, проводов и кабелей от токов короткого замыкания (К.
З.).
Так как плавкие предохранители не защищают
кабельные линии от перегрузки, то к установке принимаем автоматические
выключатели. Они предназначены для замены рубильников и предохранителей. Для
выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только тепловыми или
электромагнитными расцепителями, либо комбинированными (тепловыми и
электромагнитными). Тепловые расцепители осуществляют защиту от токов
перегрузки, а электромагнитные - от токов К. З.
Автоматические выключатели А-3700Ф. Их выпускают
в пенопластовых корпусах с термобиметаллическими и электромагнитными расцепителями
и применяют вместо автоматических выключателей серии А-3700.
Автоматический выключатель, моторный (АВМ)
выполняется на токи от 400 до 2000 А. В типе автомата указан номинальный ток,
обозначаемый цифрой в сотнях ампер. АВМ выполняются селективными и неселективными,
о чём говорит буква “С” или “Н”. Селективные выключатели - выключатели
замедленного действия.
Автоматические выключатели типа “Э” - “Электрон”
предназначены для электроустановок постоянного тока до 400В и переменного тока
до 660В. Их выпускают двух типов: замедленного (селективного) и мгновенного
действия. Выключатели “Электрон” Э06 на токи 250 - 630А изготавливают с ручным
и электромагнитным приводом включения. Выключатели “Электрон” Э16 - Э40 на токи
166 - 4000 А изготавливают с дистанционным электродвигательным приводом на
напряжения 110 - 220 В.
При выборе автоматов необходимо учесть, что
номинальный ток автомата должен быть больше расчётного тока. Должно выполняться
соотношение:
IHOM
> IТЕП. РАСЦ.
> IРАСЧ.
Выбранные типы автоматов приведены в таблице 11
Таблица 11
Автоматические выключатели для электропотребителей
.10 Светотехнический расчёт помещения
Помещение пятиминутки относится к системе общего
освещения с равномерной освещённостью в зоне работы крана. Светильники
размещаем равномерно по всему помещению в ряды (один, два и т.д.) с одинаковым
расстоянием между, светильниками, рядами.
Целью расчета является определение числа
светильников, мощности ламп и суммарной установленной мощности.
Расчет проводится следующим методом:
) по световому потоку;
а) методом коэффициента использования;
б) метод удельной мощности;
) точный метод.
Расчет по световому потоку производится при
равномерном распределении светящих и горизонтальных рабочих поверхностей.
Причем метод коэффициента использования (Ки) более точен, чем метод удельной
мощности. Метод удельной мощности применяется в следующих случаях.
1) для предварительных расчетов;
2) для расчета освещения не ответственных
помещений;
) для проверки правильности расчетов
произведенных другим методами.
Точный метод применяется при любом размещении
светильников и при любом расположении рабочих поверхностей. Данные для расчета:
1) длина помещения - 4м;
2) ширина помещения - 4м;
3) высота помещения Н=Нпод+3=4м.
Для освещения помещения цеха используем
светильники типа УСП - 35 с двумя люминесцентными лампами типа ЛБ - 40.
Затенения нет. Определяем общее число светильников, требуемых для освещения
помещения цеха при обще равномерном освещении. Определяем уровень рабочей
поверхности над полом.
, (44)
Определяем расстояние между рядов светильников.
, (45)
Определяем расстояние между стенами
и крайним рядом светильников.
, (46)
Определяем число рядов светильников.
, (47)
Находим коэффициент использования.
Для этого необходимо определить i, комплексную характеристику.
, (48)
из справочника данных находим h=1,6
[15]; с. 219;
Определение светового потока,
излучаемого светильниками.
Номинальный световой поток лампы
ЛБ-40, Фл=3120 Лм, тогда свет, который излучает
светильник составляет Фсв=2Фл=2*3120=6240 Лм.
Определяем необходимое число
светильников в ряду.
, (49)
где Е- освещенность Ен=400
лк - нормативная освещенность из СНИПаплощадь помещения
к- коэффициент запаса
к=1,5коэффициент свечения z=1,1
Ф- световой поток светильникакоэффициент
использования
По длине одного светильника УСП-35 с
лампами ЛБ-40 lсв=1,27 их общая длинна составляет. Это
значит, что светильники размещаются практически в непрерывный сплошной ряд, что
является наиболее желательным.
Рис. 4 Расположение светильников.
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расходы на содержание и эксплуатацию
оборудования включают в себя:
Заработную плату и отчисления на социальные
нужды ремонтного и дежурного персонала;
амортизацию машин, оборудования и транспортных
средств;
затраты на смазочные, обтирочные и прочие
вспомогательные материалы;
затраты на запасные части;
энергетические затраты, связанные с ремонтом
оборудования.
Расчеты сметы осуществляется на основании
нормативных документов, практических данных и последних расчетов данной работы.
Расчеты ведутся в следующей последовательности.
.1 Расчет годового фонда заработанной платы
персонала
Фонд заработанной платы включает в себя фонды
основной и дополнительной заработной платы.
Фонд основной заработной платы содержит все
выплаты за фактическое отработанное время.
оплата по тарифным ставкам и окладам;
премии;
доплата за работу в вечерние и ночное время;
доплата за работу в праздничные дни;
надбавки за совмещение профессий и расширение
зоны обслуживание.
Фонд дополнительной заработной платы включает
предусмотренные выплаты за неотработанное время.
К ним относятся:
оплата очередных и учебных отпусков;
оплата дней выполнения государственных
обязанностей;
оплата донорских дней;
В промышленности фонд дополнительной заработной
платы составляет 20-25% от фонда основной заработной платы
В дипломной работе расчет годового фонда
заработной платы осуществляется на основании масштаба численности
представленного в задании, тарифных вставок действующей отрасли и эффективности
фонда рабочего времени, который определяется составлении баланса рабочего
времени одного рабочего в год.
Таблица 12 Баланс рабочего времени одного
рабочего
Затраты
времени
|
Ремонтная
бригада
|
Дежурный
персонал
|
1.
Календарный фонд 2. Выходные и праздничные дни 3. Номинальный фонд 4.
Невыходы на работу 4.1 Отпуск 4.2 Болезни 4.3 Выполнение государственных
обязанностей 5. Эффективный фонд (дни) 6. Продолжительная смена (час) 7.
Эффективный фонд (час)
|
365
116 249 43 36 4 2 1 206 8
1648
|
365
103 262 52 42 6 4 0
210
7,67
1611
|
электрический трансформатор
высоковольтный
При расчете годового фонда заработной платы
принимаются следующие нормативы.
- доплата за работу в вечер - 20 % от тарифа
доплата за работу в ночь - 40 % от тарифа
доплата за руководства бригадой - 10 % от тарифа
премия - в зависимости от действующего на
предприятии положении о премировании.
.2 Расчет графика сменности для дежурного
персонала
Регламентация режима труда и отдыха на
протяжении недели и месяца осуществляется на основе разработки графиков
сменности. Они составляются в соответствии с режимом производственного
процесса. При построении графиков обеспечивается соответствие между суммарным
рабочим временем за месяц по графику и установленной для данного производства
нормой рабочего времени. В условиях непрерывного производства применяется
непрерывное обслуживание оборудования. При 40 часовой рабочей недели
применяются 4-х бригадный график. Расчет числа бригад производится следующим
образом:
Календарное время работы производства рано
365*24=8760 часов,
Номинальное время работы одного рабочего за год
262*8=2096 часов,
Число рабочих бригад составляет 8760-2096=4,18
Принимает 4 бригады, получающаяся при расчете
переработка будет перекрыта тем, что фактическая продолжительность смены равна
7,67 часов, т.к. предоставляется время на отдых и личные надобности.
График работы дежурного персонала на январь
месяц.
.3 Расчет годовой суммы амортизации оборудования
Основные фонды в зависимости от назначения
делятся на производственные и непроизводственные. Основные производственные
фонды - это стоимость средств труда, которые непосредственно участвуют в
производственном процессе или создают условия для него. Они многократно
участвуют в производственном процессе, постепенно, изнашиваясь в каждом цикле
производства, и поэтому их стоимость переносится на годовую продукцию
постепенно, по частям, по мере использования. В целях планирования и учете
основные фонды классифицируются по группам близким к функциональному
назначению. Эти групповые применяются на предприятиях всех форм собственности.
Основные фонды в процессе использования
постепенно изнашиваются и утрачивают свою стоимость. Различают физический и
моральный износ. Физический износ - это потеря основными фондами своих
первоначальных производственно-технических качеств в результате воздействия производственной
среды, а так же атмосферных воздействий. Физический износ ускоряется при
отсутствии надлежащего ухода, при неквалифицированном обслуживании и повышенной
нагрузки. Моральный износ - основные фонды становятся отсталыми по своим
техническим характеристикам и экономической эффективности.
Различают две формы морального износа:
снижение стоимости воспроизводства основных
фондов в современных условиях благодаря совершенствованию техники и организации
их производства;
создание основных фондов более высокого
технического уровня.
Денежное выражение износа основных фондов -
амортизация. Процесс амортизации означает перенесение по частям стоимости
основных фондов в течение срока их службы на производимую продукцию и
последующее использование этой стоимости для возмещения потребляемых основных
фондов.
Денежное выражение перенесенной стоимости -
амортизационные отчисления - входят в себестоимость продукции по установленным
нормам.
Норма амортизации - это годовой процент
погашения стоимости основных фондов.
Годовая сумма амортизационных отчислений
определяется по формуле:
, (50)
где Аг - годовая сумма
амортизационных отчислений, руб.;
Фп(б) - первоначальная (балансовая)
стоимость, руб.;
На - норма амортизации, %;
, (51)
где СПИ - срок полезного
использования, лет.
На - норма амортизации, %;
Таблица 3 Расчет амортизационных отчислений
.4 Расчет сметы расходов на содержание и
эксплуатацию оборудования
Данный расчет проводится на основании выше
приведенных расчетов, установленных нормативов и практических данных.
Отчисления на социальные нужды принимаются от годового фонда заработанной платы
в следующих размерах:
- пенсионный фонд - 20 %
- социальное страхование - 2,9 %
медицинское страхование - 3,1 %
Итого - 26 %
Расходы на материалы, запасные части принимаются
на основании практических данных в процентах от балансовой стоимости
оборудования.
Эксплуатация оборудования:
- материалы - 4,5 %,
- запасные части - 3,5 %,
Ремонт оборудования:
- материалы - 15 %,
- запасные части - 20 %.
Таблица 16 Смета расходов на содержание т
эксплуатацию оборудования.
4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
.1 Расчёт защитного заземления
Одной из важных мер для обеспечения
электробезопасности является защитное заземление. Согласно ПУЭ, сопротивление
защитного устройства, используемого для заземления электрооборудования должно
быть не более 4 0м. Грунт в районе заземления - имеющий удельное сопротивление
р=1Ом/км
Контур заземления выполняется из
уголков мм, длиной
2,5м, соединенных стальными полосами мм.
В начале расчета определяем
приближенное количество уголков и длину стальной полосы. Уголок мм имеет
сопротивление растеканию тока 0,00138=13,8 Ом.
Город Волхов относится ко второй климатической
зоне. В соответствии с таблицей для учета высыхания или промерзания грунта,
принимаем для уголков повышающий коэффициент 1,8 [1]. Тогда сопротивление
одного уголка равно:
Куг = 13,8=24,84 Ом
Определяем периметр защитного
заземления.
Принимаем расположение уголков с
расстоянием между ними 108 м. Периметр 648 м. Для учета взаимоэкранирования
уголков в контуре, ориентировочно принимаем . Тогда сопротивление одного уголка
в контуре:
Куг = 13,80,5=6,9 Ом.
Количество уголков в контуре равно:
h = P/1=648/108=6
шт,
где Р- периметр, м,
- расстояние между уголками, м.
С учетом экранирующего влияния
сопротивление растеканию тока всех стержней - заземлителей будет равно:
Rc=Ro/(h) Ом,
где h -
коэффициент использования стержневых заземлителей, равен 0,64.
Rc =6,9/(6 0,64)=2 Ом
Сопротивление растекающего тока
полосовой стали шириной 40 мм находим в зависимости от p = 1Ом/км, →IV=20 м
Учитывая влияние коэффициента экранирования на сопротивление растыкающего тока
полосовой стали h=0,32 находим общее сопротивление
стали.
Rh -
сопротивление растеканию тока в полосовой стали,
Кп - повышающий коэффициент
высыхания при промерзании грунта, Кh=4
hп -
коэффициент экранирования К= 24/0,32=250 м
Так как проводимость искусственных
заземлителей складывается из проводимости стержневых и протяжных заземлителей,
то Rh - общее
сопротивление полосовой стали.
Rh = (225)/ (2+25)
= 2 Ом; 2Ом <4 Ом
Окончательно выбираем 6 штук
уголков.
Схема контура защитного заземления
Рис. 5. 1) Перемычка. 2) Внешний контур
заземления. 3) Внутренний контур заземления. 4) Заземлитесь.
.2 Вопросы по технике безопасности по местным
инструкциям
Межотраслевые правила по охране труда
распространяются на работников организаций, в зависимости от форм
собственности, занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в
них оперативные переключения, организующих и выполняющих ремонтные,
строительные, монтажные, наладочные работы, а также испытания измерения.
) Требования к персоналу:
работники при выполнении работ в
электроустановках должны иметь профессиональную подготовку соответствующую
характеру работы. При отсутствии профессиональной подготовки должны быть
обучены в специализированных центрах, Электрический персонал до допуска к
самостоятельной работе должен быть обучен к приёмам освобождения пострадавшего
от действия электрическим током, оказанием первой помощи при несчастных
случаях.
) Проверка знаний норм и правил.
к проверке знаний подлежат руководящие работники
организаций, руководители структурных подразделений, рабочие, которые заняты
эксплуатацией, ремонтом, монтажом испытанием и другим. Проверка знаний
подразделяется на первичную и очередную (внеочередную).
Первичная проверка знаний проводится у
работников впервые при поступлении на работу или перерыве более трех лет.
Внеочередная проверка знаний проверяется
независимо от срока проведения предыдущей проверки. Результаты проверки знаний
оформляются протоколом, которые регистрируют в специальном журнале, и заносят в
удостоверение.
Перед началом работ: привести в порядок рабочую
одежду и подготовить индивидуальные средства защиты (каску, очки, резиновые
перчатки), получить от руководителя работ; заданий, защитных средств, о всех
неполадках сообщать мастеру.
Приступать к ремонту электрооборудования только
после выполнения дежурным электромонтёром технических мероприятий,
обеспечивающих безопасность работ. При работе в силовых и осветительных
установках необходимо: ограничить расположенные вблизи рабочего места
токоведущие части не допускается использовать ножовки, напильники и т.д.
Напряжение электроинструмента должно быть: не
выше 220 В помещения без повышенной опасности не выше 50 В помещениях с
повышенной опасностью и вне помещений. При организации ремонтных работ
переносные ручные светильники должны питания от сети не выше 50 В.
По окончании работ убрать своё рабочее место.
Обо всех нарушениях требований безопасности сообщать руководителю работ.
Совместно с допускающим и ответственным руководителем работ убрать ограничения
и предупредительные плакаты.
5. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ УСТАНОВОК
Энергосбережение - это реализация правовых
организационных научных, технических и экономических мер, направленных на
повышение в хозяйственном обороте существующих энергоресурсов и возобновляемых
источников питания.
Энергосбережение предусматривает:
) Качественное обслуживание энергопотребляющего
электрооборудования, модернизация оборудования, снижение потерь электрической
энергии за счет организационно-технических мероприятий, проводимых.
по программе энергосбережения на электростанции.
) Энергосбережение предусматривает собой двух
энергоресурсов (энергия отработанного пара), энергия, выделяющаяся при
прохождении отдельных процессов.
) Использование альтернативных источников
энергии или альтернативных видов - не традиционного топлива.
При решении вопроса энергосбережения необходимо
использование альтернативной энергетики. Она строится на таких вечных и
бесплатных источников вращения турбин, как вода и ветер.
На предприятии используются новые
энергосберегающие системы электропривода на базе традиционных асинхронных машин
массового применения.
Низкая загруженность асинхронных машин
электроприводов промышленных механизмов приводит к недоиспользованию их
установленной мощности, необоснованному перерасходу потребляемой
электродвигателей активной и особенно реактивной мощности, снижению
энергетической эффективности установки и увеличению удельного расхода
электрической энергии на единицу выпускаемой продукции. Для устранения этих
недостатков предлагаются новые энергосберегающие системы электроприводов на
базе традиционных нерегулируемых асинхронных машин массового применения с
регуляторами напряжения, частотно регулируемых асинхронных машин с тиристорными
преобразователями частоты.
Реальный диапазон загруженности асинхронных
машин лежит в пределах 0,3- 1Рн.
Управляя изменением напряжения питания, можно
добиться минимизации тока асинхронных машин и, следовательно, электромагнитных
потерь при различных значениях нагрузки на валу двигателя.
С помощью электропривода можно осуществить не
только экономию электрической энергии, но и решить проблемы плавного пуска,
ограничения тока, защиты электродвигателя. Областью применения разработанных
электроприводов является большая группа механизмов (вентиляторы, насосные
агрегаты, компрессорные установки), работающих в продолжительных режимах. Ориентировочный
срок окупаемости энергосберегающего электропривода 4-6 месяцев.
На каждом предприятии и в его
определенных подразделениях разработаны мероприятия по повышению его ,
утверждаемые руководством предприятия в соответствии с установленными
правилами.
Снижение от 1 до 0,7
ведет к увеличению в проводах до пяти раз потерь, а также ведет к увеличению
использования мощности генератора. Для повышения производятся мероприятия, связанные
с применением компенсирующих устройств. Это установка батарей статических
конденсаторов, установка синхронных компенсаторов.
Синхронный двигатель, работающий в
режиме холостого хода, то есть без механической нагрузки на валу, представляет
собой синхронный компенсатор.
При перевозбуждении синхронный
компенсатор генерирует опережающую реактивную мощность. Это свойство синхронных
компенсаторов используется для регулирования реактивной мощности и для
регулирования напряжения в электрических сетях.
Преимущество синхронных
компенсаторов плавное и автоматическое регулирование реактивной мощности и
напряжения в большом диапазоне, что обеспечивает увеличение статической и
динамической устойчивости в энергетической системе, а также высокая надежность
ее работы.
Недостатки синхронных компенсаторов:
относительно высокая стоимость и следовательно высокие удельные капитальные
затраты на компенсацию; удельный расход активной мощности на компенсацию
(0,027кВт/кВАр), что значительно больше по сравнению со статическими
конденсаторами (0,003кВт/кВАр); большая занимаемая производственная площадь и
шум, производимый при работе.
ЛИТЕРАТУРА
. А.А.Куликов, А.А.Беленький, Б.М.
Рапутов Электрооборудование предприятий цветной металлургии. Издательство 2-е,
переработанное и дополненное, 1972.
. А.А. Федоров, Каменева В.В. Основы
электроснабжения промышленных предприятий, М., Энергоатомиздат, 1984.
. Правила устройства
электроустановок, М., Энергоатомиздат, 1987.
. А.А.Федорова и Г.В. Сербиновского
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. - 2-е изд., перераб и доп
- М., Энергоиздат, 1981.
. Электротехнический справочник. Под
редакцией В.Г.Герасимова, П.Г. Грудинского, В.А.Лабунцова и др. Т. 1,2,3. М.,
Энергоатомиздат, 1985.
. Справочник по проектированию
электрических сетей и электрооборудования. Под редакцией В.И. Круповича и др.
М., Энергоиздат, 1981.
. Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова,
Электроснабжение промышленных предприятий и установок.
9. Е.Н. Кнышова, Е.Е. Панфилова
Экономика организации М., ФОРУМ - ИНФРА - М., 2004.
. Н.Н. Кожевников Основы экономики и
управления, М., Академия, 2003.
. Н.Н. Кожевников Экономика и
управление в энергетике, М., Академия, 2003.
12. Постановление Правительства Р.Ф.
от 1 января 2002 г № 1
О Классификации основных средств,
включаемых в амортизационные группы (с изменениями от 9 июля 2003 г).
13. Чтение схем и чертежей
электроустановок. В.Н.Каменев, 2-Е издательство, переработанное и
дополненное М., Высшая школа, 1990.
14. ЗАО Метахим. Постоянный
технологический регламент по производству экстракционной фосфорной кислоты из
апатитового концентрата и серной кислоты, 2004.
. Е.М. Соколова Электрическое и
электромеханическое оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника.
М.: Мастерство, 2001.
. В.Я. Горфинкель Е.М. Купряков
Экономика предприятия М.: банки и биржи, издание Юнити, 1996.