Расчет электроснабжения гранитной мастерской

Расчет электроснабжения гранитной мастерской

Введение

Цель данного проекта обеспечить надёжное электроснабжение объекта в соответствии с принятой категорией по бесперебойности.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. провести анализ исходных данных;

2. рассчитать электрические нагрузки;

3.       выбрать соответствующие кабельные линии;

.        выбрать пускозащитную аппаратуру;

.        произвести расчет токов короткого замыкания;

.        произвести расчёт заземления;

.        расчёт освещения;

.        рассмотреть вопросы безопасности.

Для решения этих задач необходимо применять следующие методы:

1. коэффициента максимума;

2.       методика выбора трансформатора, кабельных линий, автоматических выключателей, магнитных пускателей.

Для выбора оборудования использовать справочную литературу.

В ходе выполнения данного курсового проекта также необходимо будет на практике использовать теоретические знания, полученные при изучении следующих дисциплин: электроснабжение отрасли, электрооборудование, электрические аппараты, электрические машины, электротехника.

.       
Практическая (расчетная) часть

Гранитная мастерская предназначена для изготовления из природного гранита плит, памятников, цветников, ваз и оказания ритуальных услуг населению. Она является составной частью комплекса бытового обслуживания. В мастерской предусмотрены технологические помещения: распиловочная, слесарная, граверная, компрессорная. А так же бытовые помещения: бойлерная, душевая, кабинет. Кроме того имеется склад для хранения готовой продукции.

Количество рабочих смен - 1. Потребители цеха имеют 3 категорию надёжности ЭСН. Грунт в районе мастерской - суглинок. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 4 и 6 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н = 24 х 14 х 4 м.

.1       Расчёт электрических нагрузок

Таблица 1 - Исходные данные электроснабжения гранитной мастерской

Определим расчетную мощность кран-балки. Учтём, что кран-балка работает в повторно-кратковременном режиме 25% (№ 6 по плану)

Р_р = Р_эп х= 10 х  = 10 х 0,5 = 5 кВт

полная мощность кран-балки приведённая к длительному режиму

Определим расчётную мощность для сварочных агрегатов (№ 11, 12). Учтём, что сварочные агрегаты работают в повторно-кратковременном режиме 60% и мощность дана в кВА.

Р_р = Р_эп х cosϕ х= 55 х 0,6 х  = 33 х 0,77 = 25,56 кВт

полная мощность сварочного агрегата приведённая к длительному режиму.

Определим расчетную мощность электроталей (№ 15, 5). Электротали работают в повторно-кратковременном режиме 40%.

Р_р = Р_эп х= 5 х  = 5 х 0,63 = 3,16 кВт

полная мощность электротали приведённая к длительному режиму.

Осуществим приведение 1ф нагрузок к условию 3-х фазной мощности. Определим условную 3-х фазную мощность для гравировальных станков (№ 21, 22), наждачного станка (№ 13), электронагревателей (№ 8, 9) и электрокотла (№ 7).

=  х 100% =  х 100% = 43%

% > 15%, тогда  = 3 = 4,5 х 3 = 13,5 кВт

Определим активную нагрузку методом коэффициента максимума:

1.   Определим коэффициент неоднородности потребителей:

РП-1  m₁ =  =  = 8,08

РП-2 m₂ =  =  = 8,33

2.   Определим средний коэффициент использования

РП-1          К_и ср =  =

=  = 0,21

РП-2           К_и ср =  =

=  = 0,52

3.   Определим средневзвешенный коэффициент мощности

РП-1 cosφ ср =  =

== 0,49;

РП-2           cosφ ср =  =

= = 0,68;

РП-1          tgφ ср₁ =  =  = 1,79;

РП-2                    tgφ ср₂ =  =  = 1,07.

4.   Определим эффективное число приёмников по табл. 1.5.2.

Таблица 2 - Эффективное число приёмников

РП-1          n_э = n = 12;

РП-2                    n_э = n = 10.

5.   Определим коэффициент максимума по данным К_и ср и n_э

РП-1          К_м= 1 +  х  = 1 +  х  = 1,83;

РП-2                    К_м= 1 +  х  = 1 +  х  = 1,45.

6.   Определим активную, расчётную мощность

РП-1          Р_р1 = К_м1 х К_и ср₁  =

=1,83х0,21х(11+5+13,5+25,56+25,56+3,16+5+11+10+5) = 45,25 кВт;

РП-2  Р_р2 = К_м2 х К_и ср₂  =

=1,45х0,52х(50+5+4,5+4,5+3,16+5+2+3+12+2,5) = 68,10 кВт.

7.   Определим реактивную мощность

РП-1          Q_р = Р_р х tgφ ср₁ = 45,25х1,79 = 81,13 кВАр;

РП-2                    Q_р = Р_р х tgφ ср₃ = 68,10х1,07 = 72,66 кВАр.

8.   Определим полную мощность

РП-1          S_р =  ==92,90 кВА;

РП-2                    S_р =  =  = 99,58 кВА.

9.   Определим расчётный ток

РП-1          I_р =  =  = 134,08 А;

РП-2                    I_р =  =  = 143,73 А.

1.2 Выбор кабельных линий

Таблица 3 - Выбор кабельных линий

Кабели выбирают:

)        по допустимой токовой нагрузке:

2)      по допустимой потере напряжения:

где . Для ,

определяется по формуле:

где x=x₀*l - реактивное сопротивление кабеля,(Ом);=r₀*l - активное сопротивление кабеля, (Ом);₀, x₀ - активное и реактивное удельные сопротивления кабеля, (ом/м);- длина кабеля, (м);, Q - активная и реактивная мощности нагрузки, (кВт),(кВАр);- полная мощность нагрузки, (кВА).

)        используем справочник, для определения удельного сопротивления.

1.3 Выбор автоматических выключателей

Таблица 4 - Выбор автоматических выключателей

РП-1, для автоматических выключателей QF19, QF20,

т.к. I_р = 61,49 А, выбираем автоматы ВА 47-29

.        U_ном ≥ U_уст., 400 ≥ 400 - условие выполняется

.        I_ном ≥ I_р, 63 ≥ 61,49 - условие выполняется

РП-2, для автоматических выключателей QF22, QF25, т.к. I_р = 17,32 А, выбираем автомат ВА 47-29

.        U_ном ≥ U_уст., 400 ≥ 400 - условие выполняется

.        I_ном ≥ I_р, 25 ≥ 17,32 - условие выполняется

Выбираем автоматические выключатели в РУ-0,4 кВ ТП

Таблица 5 - Выбор автоматических выключателей

1.4 Выбор магнитных пускателей

Таблица 6 - Выбираем пускатели для потребителей РП-1

Для наждачного станка (№4 по плану) выберем пускатель КМИ 23260

1. I_ном ≥ I_р, 32 А ≥ 31,75 А - условие выполняется;

2.       U_ном ≥ U_р, 400 В ≥ 400 В - условие выполняется;

.        I_РТ ≥ 1,25 х I_р = 1,25 х 31,75 = 39,69 А.

Для сварочного агрегата(№ 11) выберем пускатель КМИ 46562

1. I_ном ≥ I_р, 65 А ≥ 61,49 А - условие выполняется;

2.       U_ном ≥ U_р, 400 В ≥ 400 В - условие выполняется;

.        I_РТ ≥ 1,25 х I_р = 1,25 х 61,49 = 76,86 А.

Таблица 7 - Выбираем пускатели для потребителей РП-2

Для компрессора(№1 по плану) выберем пускатель КМИ 49562

1. I_ном ≥ I_р, 95 А ≥ 90,21 А - условие выполняется;

2.       U_ном ≥ U_р, 400 В ≥ 400 В - условие выполняется;

.        I_РТ ≥ 1,25 х I_р = 1,25 х 90,21 = 112,76 А.

Для электрического горна(№10 по плану) выберем пускатель КМИ 10960

.   I_ном ≥ I_р, 9 А ≥ 3,04 А - условие выполняется;

2.       U_ном ≥ U_р, 400 В ≥ 400 В - условие выполняется;

.        I_РТ ≥ 1,25 х I_р = 1,25 х 3,04 = 3,80 А.

1.5 Выбор трансформаторной подстанции (ТП)

Определим мощность всего цеха

;

Определим коэффициент использования цеха

;

Определим

;

Определим

 =  = 1,32;

Определим реактивную мощность цеха

кВАр;

Определим полную мощность цеха

 =  187,26 кВА;

Полная мощность всего цеха S_цеха = 187,26 кВА, режим работы гранитной мастерской - одна смена, коэффициент - 0,5

Определим расчётную мощность силового трансформатора по формуле

_{тр расч.} = (0,5 ÷ 0,8) х S_р

Тогда         S _{тр. расч.} = 0,5 х 187,26 = 93,63 кВА;_{тр ном.} ≥ S _{тр. расч}, 100 кВА ≥ 93,63 кВА.

Выбираем трансформатор ТМ-100/10/0,4

Таблица 8 - Технические характеристики

Выбираем вводные разъединители QS₂, QS₄.

По номинальному току:         I_ном ≥ I_р, где I_ном = 400 А,

а I_р =  =  = 5,78 А, 400 А ≥ 5,78 А - условие выполняется

Таблица 9 - Технические характеристики вводных разъединителей

Выбираем высоковольтные предохранители FU₁, FU₂

По номинальному напряжению и номинальному току выбираем предохранитель ПК-10/6,3

Таблица 10 - Технические характеристики высоковольтных предохранителей

Выбираем вводные рубильники QS₆, QS₇.

Возьмем рубильник марки РПС-2

.        по напряжению U_ном ≥ U_уст, 400 В ≥ 400 В - условие выполняются

.        по номинальному току:         I_ном ≥ I_р, где I_ном = 250 А,

I_р =  =  = 144,92 А, 250 А ≥ 144,92 А - условие выполняются

1.6 Расчёт токов короткого замыкания

Потребители гранитной мастерской питаются от трансформатора ТП через два распределительных пункта.

.        Зарисуем схему замещения.

Определим сопротивление каждого элемента на схеме:

а) Сопротивление трансформатора находим по таблице 1.9.1.

Для трансформатора ТМ-100                   х_Т1 = 64,7 мОм_Т1 = 31,50 мОм

б) Определим сопротивление линии (данные берём из составленной ранее таблицы при расчёте потери напряжения)

в) Определим сопротивление шин в ТП и РП

Из таблицы 1.9.7. выбираем шины ШРА на I_ном = 630 А, тогда    r₀ = 0,1 мОм

х₀ = 0,13 мОм

Длина шины равна 3 м, тогда        

х_ш.ТП = 0,13 х 3 = 0,39 мОм_ш.ТП = 0,1 х 3 = 0,3 мОм

г) Определим сопротивление контакторов, автоматических выключателей и рубильников.

По таблице 1.9.3. определим сопротивление рубильников и автоматов

До точки  

До точки

Таблица - 11 сопротивления цепей питания

Сопротивление контакторов принимаем по сопротивлению автоматов.

2.   Определим сопротивление до точки К₁.

_К1 = x_Тр + х_ш.ТП = 64,70 + 0,39 = 65,09 мОм;_К1 = r_Тр + r_руб + r_ш.ТП = 31,50 + 0,40 + 0,30 = 32,20 мОм;

z_к1 =  =  = 72,62 мОм.

Определим ток короткого замыкания

 =  =  = 3,18 кА

Определим сопротивление до точки К₂.

_К2 = x_К1 + x_автп + x_кл + x_аврп-1 + х_ш.РП-1 = 65,09 + 0,17 + 0,80 + 0,35 + 0,65 = 67,06 мОм;_К2 = r_К1 + r _автп + r _кл+ r _{аврп-1 +} r_ш.РП-1 = 32,20 + 0,15 + 1,54 + 0,30 + 0,50 = 34,69 мОм;

z_К2 =  =  = 75,50 мОм;

Определим ток короткого замыкания

Определим сопротивления и ток короткого замыкания до потребителя (№4 по плану)

_К4 = x_К2 + x_ав + x_кл = 67,06 + 4,50 + 2,67 = 74,23 мОм;_К4 = r_К2 + r _ав + r _кл + r_мп = 34,69 + 5,50 + 2,67 + 5,50 = 161,44 мОм;

z_К4 =  =  = 177,69 мОм.

Определим ток короткого замыкания К₆

 =  =  = 1,30 кА

Оставшиеся расчёты токов короткого замыкания выполним в Excel.

Таблица 12 - Сводная таблица расчета токов короткого замыкания

.7 Расчёт заземления

Согласно правилам устройства электроустановок сопротивление заземления должно быть равно не более 4 Ом при напряжении 380 В.

Исходные данные:

Грунт в районе мастерской - суглинок

Размеры цеха АхВхН = 24х14х4 м_{з ном} = 4 Ом; ρ_гр = 100 Ом м (сопротивление грунта).

1.   Определим расчетное сопротивление грунта.

r_р = К_с х ρ_гр = 1,7 х 100 = 170 Ом м

.     Определим коэффициент сезонности для II климатической зоны по таблице 1.13.2.                    К_с = 1,7

3.       Расчитаем сопротивление одного вертикального заземлителя

R_В =  () =  () =  

() =  () =  6,05 = 54,61 Ом

Где l = 3 м; t₀ = 0,7 м; t =  + t₀ =  + 0,7 = 2,2 м; d = 20 мм = 0,02 м

4.   Определим количество вертикальных заземлителей

N =  =  = 14 шт

Примем количество вертикальных заземлителей N = 14 шт.

5.   Определим значение коэффициента использования по таблице 1.13.5. для вертикальных заземлителей расположенных в ряд. При этом расстояние между заземлителями,            а = 3 м

 =  = 1;

η_в = 0,55

6.      
Определим сопротивление с учётом коэффициента использования

rз =  =  = 7,09 Ом

7.       Определим длину соединительной полосы

L_сп = 1,05 х a () = 1,05 х 3(14 - 1) = 40,95 м;

В качестве соединительной полосы принимаем полосовую сталь 40х4,

где b = 40 мм = 0,04 м; толщина 4 мм; t - 0,7 м

Определим сопротивление соединительной полосы

8.       Определим сопротивление соединительной полосы

Rсп =  х  =  х  х  

=  х  = 0,66 х 11 = 7,26 Ом;

9.       Определим общее сопротивление

Rз =  =  = 3,58 Ом;

Вывод: Полученное сопротивление соответствует нормам, т.к.

 ≥ Rз, 4 Ом ≥ 3,58 Ом.

1.8 Расчёт освещения

Расчёт освещения производим с помощью метода коэффициента использования. Так как в производственном помещении имеются кран-балки и электротали, и высота мастерской относительно мала, устанавливаем светильники на потолке.

1.   Определим нормированную освещённость

Е = 300 лк

.     Выбираем светильники марки ЛПО 28 - 2х40.

Примем коэффициенты отражения:        потолка      ρ_п = 0,7

стен            ρ_ст = 0,5

пола           ρ_пол = 0,3

.     Определим индекс помещения

i = , где     S - площадь помещения;

А = 24 м, В = 14 м - длина и ширина помещения;- высота помещения;р - рабочая высота;- расстояние от светильника до рабочей высоты

i =  =  = 2,76;

.        Определим наиболее выгодное расстояние между рядами светильников     = 0,86, где

 = 0,86 х h = 0,86 х 3,2 = 2,75 м

Определим количество рядов в цехе. Расстояние от стен здания берем 1,5м.

Получим пять ряда светильников согласно плану

5.   По таблицам определяем коэффициент полезного действия помещения

Η_свет = 0,95

Η_поток = 0,47

6.   Определим коэффициент использования светового потока

 = η_поток х η_свет = 0,47х0,95 = 0,45

7.   Определим световой поток одного ряда светильников

Ф =  

Кз - коэффициент запаса для ламп ЛПО = 1,5

Z - коэффициент минимальной освещенности для ламп ЛПО = 1,1

N - количество рядов

Ф =  =  = 73920 лм - световой поток одного ряда.

8.   Определим количество светильников в ряду.

Выбираем лампу ЛПО 28-2х40 со световым потоком Ф_лампы = 4450 лм, таким образом количество светильников будет

n_свет =  =  = 16 светильников

2. Организационная часть

.1 Охрана труда

Требования к персоналу, обслуживающему электрические установки.

Работники должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работ. При ее отсутствии они должны пройти обучение до допуска к самостоятельной работе в специализированных центрах подготовки персонала, например, в учебных комбинатах.

Лица, принимаемые на работу по обслуживанию электротехнического оборудования, должны пройти предварительный медицинский осмотр и в дальнейшем проходить его периодически в установленные сроки.

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен пройти проверку знаний ПТЭЭП, ПУЭ, МП, правил и инструкций по технической эксплуатации, пожарной безопасности, пользование защитными средствами, устройства электроустановок в пределах требований, предъявляемых к соответствующей должности или профессии и иметь соответствующую группу по электробезопасности.

Весь персонал должен быть обеспечен по действующим нормам спецодеждой, спец. обувью и индивидуальными средствами защиты в соответствии с характером выполняемых работ и обязан пользоваться ими во время работы. Так как помещение имеет повышенную запыленность, и высокие температуры следует при работе использовать респираторы и делать перерывы. Так же в цехе имеются кран-балки, следовательно, по цеху нужно передвигаться исключительно только в касках.

Работники, проходящие стажировку, должны быть распоряжением закреплены за опытным работником (наставником). Допуск их к самостоятельной работе должен быть оформлен соответствующим распоряжением руководителя организации.

Лица, не достигшие 18-ти летнего возраста, не допускаются к работам в электроустановках в качестве электромонтеров и рабочих. Практиканты институтов, техникумов и училищ, не достигшие 18-ти лет, могут пребывать в электроустановках ограниченное время под надзором квалифицированного работника не ниже 3-ей группы в установках до 1000 вольт и 4-ой группы в установках выше 1000 вольт. К самостоятельным работам в электроустановках практиканты, не достигшие 18-ти лет, не допускаются.

Весь производственный персонал должен быть практически обучен приемам освобождения человека от действия электрического тока и оказания ему до врачебной помощи, а также приемам оказания до врачебной помощи пострадавшим при других несчастных случаях.

электроснабжение мастерская заземление

2.2 Электробезопасность

Одной из особенностей поражения электрическим током является отсутствие внешних признаков грозящей опасности, которые человек мог бы заблаговременно обнаружить с помощью органов чувств.

Ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов, как сердце и легкие. Поэтому второй особенностью воздействия тока на человека является тяжесть поражения.

Третья особенность поражения человека электрическим током заключается в том, что токи промышленной частоты силой в 10-25 мА способны вызвать интенсивные судороги мышц. Степень поражения электрическим током во многом зависит от плотности и площади контакта человека с токоведущими частями.

Окружающая среда (влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящей пыли и др.) оказывает дополнительное влияние на условия электробезопасности. В производственных помещениях поддерживается микроклимат соответственно ГОСТ 12.1.005-88 (табл. № 1): полы являются нетокопроводящими, но воздухе присутствует токопроводящая пыль, отсутствуют сырость, и возможность одновременного прикосновения к корпусам и заземленным металлическим конструкциям, следовательно, в соответствии с ПУЭ п. 1.1.13 помещение относится к помещениям без повышенной опасности.

При наладочных работах используются приборы, питающиеся от сети переменного тока 220В 50Гц с заземленной нейтралью. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. В приборах должно быть подключено защитное зануление согласно ГОСТ 12.1.030-81 ПУЭ 1.7.9.

Электробезопасность в производственных помещениях обеспечивается следующими защитными мерами: применение изоляции, недоступность токоведущих частей, применение малых напряжений, изоляция электрических частей от земли.

Монтаж и настройка может производиться персоналом, имеющим вторую группу допуска по электробезопасности в помещении с повышенной опасностью поражения электрическим током.

.3 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются:

оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

допуск к работе;

надзор во время работы;

оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончания работы.

Ответственными за безопасное ведение работ являются:

выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий перечень

работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

ответственный руководитель работ;

допускающий;

производитель работ;

наблюдающий;

член бригады.

Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из числа административно-технического персонала организации, имеющим группу V - в электроустановках напряжением выше 1000 В и группу IV - в электроустановках напряжением до 1000 В.

В случае отсутствия работников, имеющих право выдачи нарядов и распоряжений, при работах по предотвращению аварий или ликвидации их последствий допускается выдача нарядов и распоряжений работниками из числа оперативного персонала, имеющими группу IV. Предоставление оперативному персоналу права выдачи нарядов должно быть оформлено письменным указанием руководителя организации.

При подготовке рабочего места со снятием напряжения должны быть в указанном порядке выполнены следующие технические мероприятия:

произведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие подаче напряжения на место работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов;

на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационных аппаратов должны быть вывешены запрещающие плакаты;

проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током;

наложено заземление (включены заземляющие ножи, а там, где отсутствуют, установлены переносные заземления);

вывешены указательные плакаты «Заземлено», ограждены при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части, вывешены предупреждающие и предписывающие плакаты.

Заключение

Цель, поставленная перед выполнением данной работы, достигнута, выбранное оборудование и составленные схемы соответствуют нормам и правилам эксплуатации электроустановок, требуемая надёжность достигнута.

В процессе работы были рассчитаны и выбраны:

1.       электрические нагрузки;

2.       кабельные линии;

.        автоматы, магнитные пускатели, рубильники;

.        трансформаторы и распределительные устройства;

.        токи короткого замыкания;

.        заземляющие устройства;

.        расчёт освещения

При работе были закреплены основные теоретические положения по дисциплинам: электроснабжение, электрооборудование, электрические аппараты, электрические машины.

Список используемой литературы

1.       Группа предприятий «ИнтерЭлектроКомплект». Справочник электротехнической продукции.

2.       Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Издательство «Высшая школа», 2001.

.        Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. издательский дом «ИНФРА-М», 2007.