Проектирование электроснабжения заготовительно-сварочного цеха

Проектирование электроснабжения заготовительно-сварочного цеха

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электроснабжения Промышленных Предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Потребители электроэнергии и системы их питания»

на тему: «Проектирование электроснабжения заготовительно-сварочного цеха»

Выполнила: ст.гр. ЭиАТК-08-1

Акхожин О.

Вариант 13

Приняла: Жунусова Г.С.

Алматы 2011

Содержание

Задание №1

.     Исходные данные

2.      Расчет электрических нагрузок заготовительно-сварочного цеха

.        Расчет осветительной нагрузки

.        Определение суммарной нагрузки цеха

.        Выбор оборудования

.        Расчет токов короткого замыкания

.        Проверка оборудования по отключающей способности

Список литературы

Задание №1

Для одного из цехов промышленного предприятия, план которого приведен ниже, произвести перечисленные мероприятия и расчеты с выбором схем и электрооборудования электрической сети.

1. Наметить узлы питания электроприёмников станков (силовые шкафы, распределительные шинопроводы).

2.   Определить расчетные нагрузки по узлам питания и цеху в целом методом коэффициентов использования и максимума.

3.      Выбрать схему питающей и распределительной сети цеха.

.        Выбрать число и мощность трансформаторов, место расположения цеховых подстанций.

.        Определить сечение проводов, кабелей и шин сети цеха.

.        Произвести выбор электрической аппаратуры и рассчитать токи плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов.

.        Начертить план силовой электрической сети цеха.

.        Начертить схему силовой питающей и распределительной сетей цеха с указанием сечения проводов, кабелей, параметров отключающей и защитной аппаратуры и электроприёмников.

. На расчетной однолинейной схеме питающей и распределительной сети цеха до 1 кВт указать параметры сети, защитных аппаратов, нулевого провода от КТП до наиболее удаленного мощного электродвигателя, расчетные и пиковые токи.

. Определить трех-, двух- и однофазные токи короткого замыкания в намеченных точках К1, К2 и К3. Принять условно мощность к.з. на высшей стороне цеховых трансформаторов в пределах 100-150 МВА. Однофазные к.з. рассчитать дважды: при схеме трансформатора Δ/уﻩ-11 и схеме у/уﻩ-12.

. Проверить выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности и чувствительности.

1. Исходные данные

Таблица 1 Электрические нагрузки заготовительно-сварочного цеха.

2. Расчет электрических нагрузок заготовительно-сварочного цеха

Расчет электрических нагрузок производится в таблице 2 «Расчет нагрузок по заготовительно-сварочному цеху». Эта таблица является сводной как для подсчета силовых нагрузок по отдельным узлам питания, так и для шин ТП.

В рассматриваемом заготовительно-сварочном цехе имеются 2 мостовые краны с ПВ=25% и аппарат контактной сварки с ПВ - 50% в кВА. Необходимо привести установленные мощности крана и сварки к ПВ=100% и кВА в кВт:

. Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловаттах с ПВ ≠ 100%

P_н=P_уст·,

Для крана с ПВ=40%:

Р_н= P_уст·=14,6·= 7,3 кВт

. Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловольтамперах с ПВ ≠ 100%

P_н=S_уст··cosφ_н,

Для сварочных установок с ПВ = 50% в кВА:

P_н=75··0,5 = 26,6 кВт

Все электроприемники, присоединенные к определенному узлу питания, разбиваются на характерные группы, имеющие одинаковый режим работы (это ЭП с одинаковыми Ки и cos). Для каждой характерной группы указывается количество и мощность входящих в нее электроприемников, а для многодвигательного агрегата указывается количество и мощность входящих в него двигателей.

3. Расчет осветительной нагрузки

Расчет осветительной нагрузки по цеху производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Р_po=К_co·Р_уо , кВт

Q_po=tg_о·Р_ро , квар,

где К_co = 0,85 - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки.

tg_о = 0,5 - коэффициент реактивной мощности, определяется по cos, cos_о = 0,9.

Р_уо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м² поверхности пола известной производственной площади:

Р_уо=_о·F,

Р_уо=0,015·1440 = 21,06 кВт;

где F = (48х30) м² = 1440 м² - площадь производственного помещения;

_ = 0,015 кВт/ м²удельная расчетная мощность.

Р_po= 0,85·21,618,36 кВт

Q_po= 0,5·198,369,18 квар

4. Определим суммарную нагрузку цеха

Р_pS = Р_pо + Р_p = 18,36+1283,4 = 1301,76 кВт;

Q_pS = Q_pо + Q_p = 9,718+927,61 = 936,79 квар;

кВА;

cos=

К_з=

Выбираем трансформатор типа ТМ-2500-10/0,4.

5. Выбор оборудования

Рисунок 1 - Схема электроснабжения

Технические данные электроприемников распределенных по узлам нагрузок.

Технические данные ЭП ШРА - 1

ЭП № 1,2:           ;

I_пуск = K_пус·I_ном = 4·76,06 = 304,24 А.

Аналогично рассчитываются номинальные и пусковые токи остальных электроприемников установленных в цехе.

Технические данные ЭП ШРА - 2

Технические данные ЭП ШРА - 3

Выбираются аппараты защиты и провода отходящих линий к электроприемникам и узлам питания. Все расчеты сведем в таблицу 3.

Выбираем автомат А₂, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-1.

S_{р ШРА-1}= 77,35 кВА; I_{р ШРА-1}= 117,66 А;

I_крат = I_пуск= I_{пускнаиб} +SI_ном= 304,24 + (117,66-76,06) = 345,84 А



Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

I_ншра =250 А > I_н = 117,66 А;

I_{эл дин ст}^= 15 кА

Выбираем автомат марки ВА51-33

) I_{ном ав}= 160 А > I_н = 117,66 А;

) I_{ном расц}= 125 А > I_н = 117,66 А;

I_отс= 1250 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25´ I_крат= 1,25´345,84 = 432,3 А; 1250 А > 432,3 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-1: ААШв-1-(350+(125);

I_доп=165 А > I_н = 117,66 А;

Проверим выбранное сечение по коэффициенту защиты К_з автомата, в первой траншее от ТП до цеха уложены 5 кабелей, поэтому поправочный коэффициент К_п=0,78, К_з1 - коэффициент защиты для автомата с нерегулируемой характеристикой. электрический нагрузка замыкание ток

1) условие выполняется

Выбираем автомат А₃, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-2.

S_{р ШРА-2}= 73,69 кВА; I_{р ШРА-2}= 112,09 А;

I_крат =I_пуск=I_{пускнаиб} +SI_ном=281,4+(112,09-46,9) = 346,59 А



Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

I_ншра =250 А > I_н = 112,09 А; I_{эл дин ст}^= 15 кА

Выбираем автомат марки ВА51-33

) I_{ном ав}= 160 А > I_н = 112,09 А;

) I_{ном расц}= 125 А > I_н = 112,09 А;

I_отс= 1250 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25 ´ I_крат=1,25´346,59 = 433,24 А; 1250 А > 433,24 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-2: ААШв-1-(350+(125);

I_доп=165 А > I_н = 112,09 А;

Проверим выбранное сечение:

 условие выполняется.

Выбираем автомат А₄, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-3.

S_{р ШРА-3}= 148,24 кВА; I_{р ШРА-3}= 225,49 А;

I_крат =I_пуск=I_{пускнаиб} +SI_ном=352,32+(225,49-58,72) = 519,09 А



Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

I_н =250 А > 225,49 А; I_{эл дин ст}^= 15 кА

Выбираем автомат марки ВА51-35

) I_{ном ав}= 250 А > I_н = 225,49 А;

) I_{ном расц}= 250 А > I_н = 225,49 А;

I_отс= 3000 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25 ´ I_крат=1,25´519,09 = 648,86 А; 3000 А > 648,86 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-2: ААШв-1-(3185+(195);

I_доп= 345 А > I_н = 225,49 А;

проверим выбранное сечение:

 условие выполняется.

Выбираем автомат А₅, кабельную линию и тип ЩО.

Выбор А₅ к ЩО:

Автомат марки ВА51-31-1:

) I_{н А}=100 А > I_н = 39,18 А;

) I_{н расц}= 40 А > I_н = 39,18 А;

Примем ЩО марки ЩО41-5101 - на три отходящих линий:

I_н.расц. = 48 А > I_н = 39,18 А

Выбираем кабель к ЩО: ААШв-1-(410);

I_доп=65 А > I_н = 39,18 А, проверим выбранное сечение:

 условие выполняется.

Выбираем автомат А_6,7, кабельную линию к ЭП №20,21(Полуавтоматические сварочные установки)

Р_р=70,2 кВт; I_р =177,97 А; I_пуск=533,91 А.

Выбираем автомат марки ВА51-35

) I_{ном ав}=250 А > I_р = 177,97 А;

) I_{ном расц}=200 А > I_р = 177,97 А;

I_отс=2400 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25 ´ I_крат=1,25´533,91 = 667,39 А; 2400 А > 533,91 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП №20,21: ААШВ-1-(3120+(170);

I_доп=270 А > I_р = 326 А;

Проверим выбранное сечение:

 условие выполняется.

Выбираем автомат А_8,9,10, кабельную линию к ЭП №25,26,27 (Автоматические сварочные установки)

Р_р=41,74 кВт; I_р =96,21 А; I_пуск=288,63 А.

Выбираем автомат марки ВА51-31-1

) I_{ном ав}=100 А > I_р = 96,21 А;

) I_{ном расц}=100 А > I_р = 96,21 А;

I_отс=3000 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25 ´ I_крат=1,25´288,63 = 360,79 А; 3000 А > 360,79 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП №25,26,27: ААШВ-1-(335+(125);

I_доп=135 А > I_р = 96,21 А;

проверим выбранное сечение:

 условие выполняется.

Выбираем водный автомат А1

Всего по цеху Iр= 918,62 А

Найдём кратковременный ток Iкр=1,3´ Iр =1,3 ´ 918,62= 1194,2 А

Выбираем автомат марки ВА53-41:

) I_{ном ав}= 1000 А > I_р = 918,62 А;

) I_{ном расц}= 1000 А > I_р = 918,62 А;

I_отс= 2000 А;

) I_{сраб эл расц} >1,25 ´ I_крат=1,25 ´ 1194,2 = 1492,75 А; 2000 А > 1492,75 А условия выполняются.

Для питания мостовых кранов на ШРА-1 и ШРА-3 выбираем троллейные шинопроводы типа ШМТ-АУ2: I_н = 250 А > I_р = 60,6 А;

Силовой ящик марки ЯБПВУ-1МУ3: I_н = 100 А > I_р = 60,6 А;

Выбираем магнитные пускатели для электроприемников.

Нереверсивные магнитные пускатели:

Таблица 3 - Расчет защитных аппаратов и проводов к ЭП

6. Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составим схему питания наиболее удаленного электроприемника цеха цветных металлов (рис.2а) для проверки его аппарата защиты на отключающую способность и схему замещения (рис.2б)

а)                                                     б)

Рисунок 2

активное и реактивное сопротивление трансформатора

активное и реактивное сопротивление катушек и контактов автоматических выключателей

переходное сопротивление контактных соединений (шинопровод - кабель, кабель - кабель и т.д.)

активное и реактивное сопротивление шинопровода

активное и реактивное сопротивление кабеля

активное и реактивное сопротивление проводов

Схема соединений Δ/y-11

1. ;

;

2. ;

;

3. ;

;

4. ;                    L_{РУ ТП} = 4м

. ;                                         L_каб = 70м

.                            L_ШРА1 = 20м

. ;                                            L_пров = 7м

.

Трех- и двухфазное к.з. в точке К3

 постоянная времени

Трех- и двухфазное к.з. в точке К2

Трех- и двухфазное к.з. в точке К1

кА

Расчёт однофазного короткого замыкания

Вместо принимаем полное сопротивление цепи фаза -нуль; полное сопротивление цепи фаза-нуль кабельной линии; полное сопротивление цепи фаза-нуль провода; полное сопротивление цепи фаза-нуль шинопровода, полное сопротивление фазы трансформатора.

;

;

 (при соединении обмоток трансформатора y/yە -12 )

 (при соединении обмоток трансформатора Δ/yﻩ - 11)

При однофазном к.з. в точке К3 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К2 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К1 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К3 и соединении обмоток трансформатора Δ/y°-11

При однофазном к.з. в точке К2 и соединении обмоток трансформатора Δ/y°-11

При однофазном к.з. в точке К1 и соединении обмоток трансформатора Δ/y°-11

7. Проверка оборудования по отключающей способности

В точке К3:

Предельно отключающий ток автоматического выключателя ВА53-41

с расцепителем на Iном=1000А ( 2кА < 15,30 кА).

В точке К2:

Предельный отключающий ток автомата ВА51-33, 1,25 кА < 1,93 кА

В точке К1:

Предельно отключающий ток предохранителя ПН2-100

Iн пл вст = 0,1 кА <

электродинамическая стойкость ударному току КЗ шинопровода ШРА1 марки ШРА4-250-32-1У3 на Iном= 250А:

кА < 30,84кА;

условие не выполняется.

Поэтому выбираем другой шинопровод с  >

Выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности и чувствительности соответствует требованиям.

Список используемой литературы

1.   Справочник по проектированию электроснабжения: Электроустановки промышленных предприятий/Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990

2.      Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования: Электроустановки промышленных предприятий/Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991

.        Справочная книга по проектированию электрического освещения/Под редакцией Кнорринга Г.М. - «Энергия», 1976

.        Князевский Б.А., Липкин Б.Е. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высшая школа,1986