Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Содержание

Введение

. Краткая характеристика ремонтно-механического цеха и его технологического процесса

. Характеристика электроприемников цеха

. Выбор напряжения цеховой электрической сети

. Определение центра электрических нагрузок и выбор места расположения цеховой трансформаторной подстанции

. Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

.1 Расчет нагрузок электрического освещения

.2 Расчет нагрузок цеха методом упорядоченных диаграмм

. Выбор мощности конденсаторных установок и определение их места расположения

.1 Расчет мощности низковольтных конденсаторных установок

.2 Выбор места расположения низковольтных конденсаторных установок

. Выбор питающего кабеля напряжением 10 кВ и конструктивного исполнения цеховой сети

.1 Выбор и проверка питающего кабеля напряжением 10 кВ

.2 Выбор типа трансформатора и компоновки цеховой трансформаторной подстанции

.3 Выбор шинопроводов и силовых пунктов напряжением 0,4 кВ

.4 Выбор кабелей от магистрального шинопровода

. Расчет тока короткого замыкания

. Расчетный выбор конструктивного исполнения цеховой сети

.1 Выбор защитных аппаратов питающей сети

.2 Выбор проводников и защитных аппаратов ответвлений к электроприемникам

. Расчет расхода и потерь электроэнергии

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Развитие энергетики и электрификации в значительной степени определяет уровень развития народного хозяйства страны в целом. Электроэнергия является наиболее универсальным видом энергии, она просто и экономично может быть преобразована в другие виды энергии. Немыслимо предствавить современную промышленность, наш быт и все народное хозяйство страны без использования электроэнергии.

Современное состояние энергетики и электрификации страны определяет и уровень развития всего народного хозяйства. С развитием уровня народного хозяйства электрификация объектов промышленности и сельского хозяйства осуществлялась сначала от автономных источников, а затем от сложных и разветвленных энергосистем в настоящее время.

Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Для передачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества существуют следующие энергосистемы: Цеховая - обеспечивающая энергоснабжение потребителей, Заводская - служат для электроснабжения основных цехов и вспомогательных объектов, Городские или Районные - служат для электроснабжения предприятий, сельского хозяйства, коммунальных объектов.

Повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии. В настоящее время при наличии мощных электрических станций, объединённых в электрические системы, имеющие высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удалённостью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей. Проектирование систем электроснабжения ведётся в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования вопросы электроснабжения предприятий получили форму типовых решений. В настоящее время разработаны методы расчётов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т.д. В связи с этим большое значение приобретают вопросы подготовки высоко квалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.

В условиях бурного развития электроники и новейших технологий (требующих если не непосредственного использования электроэнергии, то использования ее для систем контроля и управления технологическими процессами, средств обработки информации, развития систем телекоммуникаций) неизбежен рост потребления электроэнергии, не только имеющимися в настоящее время крупными промышленными центрами и предприятиями практически любых отраслей, но прогнозируемыми и организующимися мелкими фирмами, организациями, а так же бытовыми потребителями.

Большое значение приобретает внедрение в энергетику ЭВМ, что позволит намного ускорить процессы расчетов, которые отличаются сложностью и требуют большой точности и быстроты.

1. Краткая характеристика цеха и его технологического процесса

Ремонтно-механический цех станкостроительного завода занимается изготовлением различных деталей и металлоконструкций, необходимых для основного производства, а также ремонтом станочного оборудования завода.

В состав цеха входят различные металлообрабатывающие станки, сварочное и грузоподъёмное оборудование, вентиляторы.

Окружающая среда в цехе нормальная, поэтому всё оборудование в цехе выполнено в нормальном исполнении. Площадь цеха составляет 2160 м².

Исходные данные представлены в табл. 1.1, план объекта - на рис. 1.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные для проектирования

Номер на плане цеха	Наименование отделения (участка) цеха и производственного оборудования	Установленная мощность в единице, кВт	Кол.шт.		Коэффициент использования	Коэффициент мощности	Участок расположения оборудования
1	2	3	4		5	6	7
1 Механическое отделение
1	Токарно-револьверный станок	5,625		1	0,17	0,65	9
2	Отрезной станок	12,95		2	0,17	0,65
3	Токарно-револьверный автомат	4,2		1	0,17	0,65
4	Одношпиндельный автомат	2,4		2	0,17	0,65
5	Токарный станок	7,0		1	0,17	0,65
6	Токарно-винторезный станок	3,2		2	0,17	0,65	10
7	Токарно-винторезный станок	4,5		2	0,17	0,65
8	Токарно-винторезный станок	11,125		2	0,17	0,65
9	Радиально-сверлильный станок	10,0		1	0,13	0,5
10	Резьбонарезной станок	5,2		1	0,17	0,65
11	Вертикально-фрезерный станок	10,0		1	0,17	0,65
12	Горизонтально-фрезерный станок	10,0		1	0,17	0,65	1
13	Безконсольно-фрезерный станок	20,0		2	0,17	0,65
14	Широкоуниверсальный фрезерный станок	1,7		2	0,13	0,5
15	Горизонтально-протяжный станок	20,0		2	0,2	0,65
16	Правильно-отрезной станок	1,7		2	0,13	0,5
17	Долбежный станок	2,8		1	0,13	0,5
18	Токарный многорезцовый  полуавтомат	7,0		1	0,17	0,65

Рисунок 1.1 - План цеха с участками расположения оборудования

2. Характеристика электроприемников цеха

В состав электрооборудования ремонтно-механического цеха станкостроительного завода входят подъемно-транспортные устройства, сварочные аппараты и агрегаты, электротермические установки и электродвигатели производственных механизмов. Мощность электроприёмников составляет от 0,2 до 60 кВт.

К подъемно-транспортным устройствам относятся краны, кран-балки, тельферы, работающие в повторно-кратковременном режиме. На всех кранах-балках и тельферах устанавливают двигатели с короткозамкнутым ротором, а на нормальных мостовых кранах - двигатели с фазным ротором.

В данном цехе используются сварочные аппараты для дуговой и контактной сварки. Для дуговой сварки на переменном токе применяются сварочные трансформаторы однофазного и трехфазного тока 380 В. Источником постоянного тока при сварке служит статический преобразователь. Сварочные агрегаты для контактной сварки - однофазные. Сварочные аппараты работают в повторно-кратковременном режиме.

К электротермическому оборудованию относятся электропечи, электротермические агрегаты и электронагревательные устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую. В цехе в зависимости от метода нагрева используются электропечи сопротивления камерные, камерные со щитом управления и шахтные, а также шкаф сушильный и печь муфельная. Электропечи работают в длительном режиме.

Такие электроприемника как металлообрабатывающие станки и вентиляторы работают в длительном режиме.

Электроприёмники цеха работают на переменном 3-х фазном токе (металлообрабатывающие станки, вентиляторы, грузоподъёмное оборудование) и однофазном токе (освещение).

3. Выбор напряжения цеховой электрической сети

Выбор напряжения питающих и распределительных сетей зависит от мощности, потребляемой предприятием, его удаленности от источника питания, напряжения источника питания (особенно для небольших и средних предприятий), количества и единичности мощности электроприемников (электродвигатели, электропечи, преобразователи).

Внедрение напряжения 660/380 В с глухозаземленной нейтралью позволяет снизить капитальные затраты относительно общей стоимости электроустановок строящегося предприятия на 0,5-15%, снизить затраты на сооружение низковольтной кабельной сети примерно на 30% и сократить потери электроэнергии в этой сети в 1,3-1,4 раза. Эффективность при внедрении напряжения 660/380 В тем выше, чем больше доля электроприемников 380 В в общем составе устанавливаемых электроприемников. Эффективность внедрения напряжения 660/380 В прямо пропорциональна протяженности питающей и распределительной сети. Внедрять напряжение 660/380 В для вновь строящихся промышленных объектов эффективно, если основную часть электроприемников составляют низковольтные электродвигатели переменного тока нерегулируемые мощностью выше 10 кВ, длины кабелей питающей и распределительной сети имеют большую протяженность

В трехфазных цеховых сетях предприятий в настоящее время чаще всего встречается напряжение 380 В. Основной причиной широкого распространения этого напряжения является возможность применения его для питания силовых приемников малой и средней мощности и электрического освещения.

Таким образом, для электроснабжения цеха выбираем напряжение 380/220 В в связи с тем, что мощность электроприемников не превышает 60 кВт, электродвигатели установок рассчитаны на напряжение 380 В, имеются однофазные электроприемники, и учитывая удобство питания силовой и осветительной нагрузки.

4. Определение центра электрических нагрузок цеха и выбор места расположения цеховой трансформаторной подстанции

Центр электрических нагрузок рассчитывается для определения месторасположения цеховой трансформаторной подстанции по следующим формулам:

; (4.1)

; (4.2)

где X_i, Y_i - центры электрических нагрузок цехов;

 - мощность i-го электроприемника цеха.

Таблица 4.1 - Расчет центра электрических нагрузок участка №1

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
12	10,0	38	318
13.1	20,0	38	301
13.2	20,0	38	385
14.1	1,7	38	269
14.2	1,7	38	253
15.1	20,0	80	318
15.2	20,0	80	301
16.1	1,7	80	385
16.2	1,7	80	269
17	2,8	80	253
18	7,0	80	238
19	4,85	58	293
20.1	1,7	27	359
20.2	1,7	87	359
Координаты центра электрических нагрузок:		59	316

Таблица 4.2 - Расчет центра электрических нагрузок участка №2

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
30	20,0	145	326,5
31.1	2,0	145	304
31.2	2,0	145	281,5
32.1	1,0	213	326,5
32.2	1,0	213	304
33	20,0	213	281,5
34	7,725	145	259,5
Координаты центра электрических нагрузок:		173	297

Таблица 4.3 - Расчет центра электрических нагрузок участка №3

Номер эл. установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
43	1,95	278	317
44	2,8	278	300
45.1	2,8	278	283
45.2	2,8	278	268
46	1,7	320	268
47.1	0,7	320	317
47.2	0,7	320	300
47.3	0,7	320	283
48	20,0	278	252
49	2,5	320	252
50	2,8	269	359
51	2,8	349	292
Координаты центра электрических нагрузок:		288	274

Таблица 4.4 - Расчет центра электрических нагрузок участка №4

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
58	4,5	469	292
59	4,5	398
60.1	3,3	398	300
60.2	3,3	398	282
61	12,95	398	268
62	4,5	398	252
63.1	4,5	440	317
63.2	4,5	440	300
64.1	14,0	440	282
64.2	14,0	440	268
65	4,5	389	359
Координаты центра электрических нагрузок:		423	286

Таблица 4.5 - Расчет центра электрических нагрузок участка №5

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
21	3,0	518	333
22	6,25	518	317
23.1	2,8	518	300
23.2	2,8	518	283
24	2,8	518	268
25.1	0,6	560	333
25.2	0,6	560	317
25.3	0,6	560	300
26	5,18	560	283
27	9,6	518	252
28.1	0,6	560	268
28.2	0,6	560	252
28.3	0,6	560	237
29	9,6	518	237
Координаты центра электрических нагрузок:		526	275

Таблица 4.6 - Расчет центра электрических нагрузок участка №6

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
52.1	21,0	507	96
52.2	21,0	507	73
53	32,0	507	50
54	5,0	507	27
55.1	25,0	571	96
55.2	25,0	571	73
56	150,	571	50
57	75,0	571	27
Координаты центра электрических нагрузок:		557	54

Таблица 4.7 - Расчет центра электрических нагрузок участка №7

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
66.1	10,0	390	43
66.2	10,0	387	116,5
67	12,0	387	98
68.1	18,75	387	112
68.2	18,75	387	79
69	35,0	387	60
70	70,0	451	112
71.1	2,5	451	79
71.2	2,5	451	60
72	7,0	389	2
73	4,85	418	69
Координаты центра электрических нагрузок:		413	89

Таблица 4.8 - Расчет центра электрических нагрузок участка №8

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
35	8,0	275	113
36.1	2,0	323	113
36.2	2,0	323	96
37.1	0,15	278	96
37.2	0,15	278	79
37.3	0,15	278	63
38.1	0,18	320	79
38.2	0,18	320	63
39	5,0	275	47
40	4,5	278	31
42.1	0,8	320	47
42.2	0,8	320	31
Координаты центра электрических нагрузок:		287	76

Таблица 4.9 - Расчет центра электрических нагрузок участка №9

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
1	5,625	158	113
2.1	12,95	158	89
2.2	12,95	158	60
3	4,2	158	32
4.1	2,4	200	89
4.2	2,4	200	60
5	7,0	200	32
Координаты центра электрических нагрузок:		168	69

Таблица 4.10 - Расчет центра электрических нагрузок участка №10

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
6.1	3,2	38	92
6.2	3,2	38	72
7.1	4,5	38	52
7.2	4,5	38	30
8.1	11,125	80	92
8.2	11,125	80	72
9	10,0	38	111
10	5,2	80	52
11	10,0	80	30
Координаты центра электрических нагрузок:		63	70

Таблица 4.11 - Расчет картограммы нагрузок ремонтно-механического цеха

Номер эл.установки	Р, кВт	Координаты, дм
		Х	Y
ШРС1	114,85	59	316
ШРС2	53,725	173
ШРС3	42,25	288	274
ШР4	74,55	423	286
ШРС5	45,63	526	275
ШРС6	354	557	54
ШРС7	191,35	413	89
ШРС8	23,91	287	76
ШРС9	47,525	168	69
ШРС10	62,85	63	70
Координаты центра электрических нагрузок:		375	142

5. Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

.1 Расчет нагрузок электрического освещения

Расчет электрического освещения производим по методу удельной мощности.

По /6, табл. 3.3/ выбираем требуемую освещенность равную 400 лк. Для освещения цехов и территорий принимаем светильники типа ДРЛ. По /6, табл. 6.13/ находим удельную мощность для светильников с КСС (Г-1) Р_уд = 3,4 Вт/м² (значение величины приведено для Е = 100 лк, КПД = 100%, К_з=1,5). Произведем пересчет удельной мощности для требуемой освещенности (Е_тр = 400 лк, КПД_тр = 75%, К_з=1,8):

, (5.1)

.

Номинальная мощность освещения вычисляется по формуле:

, (5.2)

где - площадь освещаемого помещения или территории, м².

.

Тогда расчетная активная мощность электрического освещения равна

, (5.3)

где  - коэффициент спроса осветительных нагрузок; для многопрофильного цеха ;

- коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре. Для ламп ДРЛ .

.

Расчетная реактивная мощность электрического освещения вычисляется по формуле

,  (5.4)

.

Для ЩО: ,

.

Расчетный ток равен

, (5.5)

А.

Выбираем осветительный щиток с автоматическим выключателем на вводе типа ОЩВ-6АУХЛ4, который имеет следующие технические данные:

-   номинальное рабочее напряжения 380/220 В;

-       номинальная частота 50 Гц;

-       номинальное напряжение изоляции 600 В;

-       номинальный ток щитка 63 А;

-       номинальный рабочий ток вводного аппарата 63 А;

-       номинальная отключающая способность вводного автоматического выключателя 4,5 кА.

.2 Расчет нагрузок цеха методом упорядоченных диаграмм

Расчет нагрузок ремонтно-механического цеха произведен с помощью метода упорядоченных диаграмм. В соответствии с этим методом все электроприемники условно делятся на две группы:

группа А - длительный меняющийся режим работы;

группа Б - длительный маломеняющийся режим работы.

Номинальная мощность электроприемников принимается равной:

для электродвигателей продолжительного режима работы

; (5.6)

для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы

; (5.7)

для сварочных машин и электропечных трансформаторов

. (5.8)

Расчетная нагрузка для электроприемников группы А определяется по формуле:

, (5.9)

где - расчетная активная мощность, кВт;

 - средняя мощность за наиболее загруженную смену, кВт;

 - коэффициент максимума активной мощности.

Расчет среднесменных нагрузок производился по группам А и Б на основании формул:

 ; (5.10)

, (5.11)

где  - среднесменная активная нагрузка, кВт;

 - среднесменная реактивная нагрузка, квар;

 - коэффициент использования активной мощности.

Значение коэффициента максимума зависит от коэффициента использования группы электроприемников и приведенного числа этих электроприемников. Приведенное число электроприемников определяется по формуле

. (5.12)

Если  и > , то приведенное число электроприемников можно определить по формуле

. (5.13)

По значению  и полученному значению  определяется значение коэффициента максимума. При этом расчетная реактивная нагрузка равна:

при    ; (5.14)

при   .  (5.15)

Данная методика используется при . При <  принимается

; (5.16)

. (5.17)

При n>3, принимаем

 (5.18)

Для электроприемников группы Б допускается принять К_м = 1, тогда для них получим следующие расчетные формулы:

 (5.19)

. (5.20)

Полная расчетная мощность равна:

;  (5.21)

а расчетный ток равен

, (5.22)

где  - номинальное напряжение электроприемников.

Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха с учетом вышеизложенного выполнен на ЭВМ, результаты расчета приведены в приложении П1.

 

6. Выбор мощности конденсаторных установок и определение их места расположения

.1 Расчет мощности низковольтных конденсаторных установок

В соответствии с «Указаниями по компенсации реактивной мощности», если число трансформаторов не больше трех, то

, (6.1)

где - расчетная активная мощность цеха, кВт;

 - коэффициент загрузки трансформатора (для электроприемников III категории надежности );

- число трансформаторов, .

По таблице П1 : , .

Выбираем трансформаторкВА. Трансформатор недогружен, поэтому в целях получения необходимой загрузки трансформатора при использовании низковольтных конденсаторных установок догружаем цеховую подстанцию частью мощности соседнего цеха, занимающего участки территории проектируемого, не занятые его оборудованием.

Догружаемая мощность определяется по формулам:

, (6.2)

. (6.3)

При этом предполагается, что  догружаемой мощности равен мощности цеха, то есть .

кВт,квар.

Нагрузка цеховой подстанции определяется как:

, (6.4)

, (6.5)

где  - расчетная реактивная мощность цеха, квар.

кВт,квар.

Реактивная мощность, передаваемая на сторону низкого напряжения:

. (6.6)

квар.

Реактивная мощность низковольтных конденсаторов:

.  (6.7)

Составляющая определяется по выражению:

.  (6.8)

квар.

Составляющая , учитывающая оптимальное снижение потерь мощности в сети 0,4 кВ и цеховом трансформаторе:

. (6.9)

где  - расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров К_р1, К_р2 и схемы питания цеховой подстанции.

Согласно /2/ определим значение К_р1 и К_р2. По таблице 4.6 /2, с. 108/ для Северного Кавказа при двухсменной работе К_р1 = 13. По таблице 4.7 /2, с. 109/ для мощности трансформатора 1000 кВА и длине питающей линии до 0,5 км К_р2 = 3.

Значение найдем по рис 4.9а /2, с. 107/. Для найденных значений К_р1 и К_р2 .

.

квар.

квар квар. Принимаем УК2-0,38-100 УЗ.

квар квар. Принимаем УК-0,38-150 УЗ.

квар квар. Принимаем УК2-0,38-100УЗ.

.2 Выбор места расположения низковольтных конденсаторных установок

Для определения места расположения низковольтных конденсаторных установок воспользуемся формулой:

, (6.10)

где - наибольшие реактивные нагрузки шинопровода перед узлом h и после него соответственно.

7. Выбор питающего кабеля напряжением 10 кв и конструктивного исполнения цеховой сети

.1 Выбор и проверка питающего кабеля напряжением 10 кВ

Выбор сечения кабельных линий 10 кВ, питающих цеховую трансформаторную подстанцию, производим по условиям экономической плотности тока.

Определим расчетный ток питающего кабеля по формуле (5.22):

А. (7.1)

Экономическое сечение определим по формуле:

, (7.2)

где  - экономическая плотность тока, по /1, табл. 1.3.36/ для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами при числе часов использования максимумов нагрузки от 3000 до 5000 в год .

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного значения. Принимаем мм² с А.

Проверяем кабель по нагреву в нормальном режиме работы, при этом должно выполняться следующее условие:

. (7.3)

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной, пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле, согласно /1, табл.1.3.16/ равен А.  - условие (7.3) выполняется.

Проверяем кабель на термическую стойкость к токам короткого замыкания (КЗ). Термически стойкие к токам КЗ сечение определяют по формуле:

, (7.4)

где  - установившееся значение тока КЗ, для вводного кабеля кА;

 - приведенное время КЗ, равное времени срабатывания выключателя, с;

 - температурный коэффициент, для кабелей с бумажной изоляцией по /2, табл.3.4/ о.е.

мм².

Выбранное сечение мм² не удовлетворяет условию термической стойкости, поэтому выбираем сечение мм². Принимаем кабель АСБ(3х35).

7.2 Выбор типа трансформатора и компоновки цеховой трансформаторной подстанции

Тип и исполнение трансформатора рекомендуется выбирать в зависимости от условий установки и характера окружающей среды. В электроремонтном отделении характер окружающей среды является нормальным, трансформатор устанавливаем возле колонны в мертвой рабочей зоне.

Выбор мощности трансформатора производим на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы с учетом режима энергосберегающей организации по реактивной мощности. Выбираем КТП с трансформатором типа ТМЗ-630/10 с масляным охлаждением. Кроме трансформатора в КТП входят вводной шкаф напряжением 10 кВ, распределительные комплектные шкафы. КТП изготовлена ОАО «Укрэлаппарат», Украина, г. Хмельницкий.

Технические данные трансформатора:

-   номинальная мощность 630 кВА;

-       потери ХХ 1,31 кВт;

-       потери КЗ 7,6 кВт;

-       напряжение КЗ 5,5%;

-       ток ХХ 1,8%.

.3 Выбор шинопроводов и силовых пунктов напряжением 0,4 кВ

Выбор магистральных (ШМ) и распределительных (ШР) шинопроводов проводим по условию

, (7.5)

где  - номинальный ток шинопровода.

Результаты сведены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Выбор шинопроводов

Наименование шинопровода по плану цеха	, А, АТип выбранного Шинопровода
ШМ1	308,58	1250	ШМА4-1250
ШМ2	557,02	1250	ШМА4-1250
ШР1	63,45	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР2	44,67	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР3	54,18	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР4	25,47	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР5	32,75	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР6	35,61	100	ШРА4-100-44-IУЗ
ШР7	43,14	100	ШРА4-100-44-IУЗ

Выбор силовых распределительных шкафов (ШРС) производится исходя из количества оборудования в отделении по току вводного аппарата. Результаты сведены в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Выбор силовых распределительных шкафов

Наименование узла по плану цеха	Тип шкафа	Степень защиты	, А, АЧисло отходящих линий и ном. токи предохранителей, А
ШРС1	ШРС1-50 УЗ	IР54	200	62,42	5х60
ШРС2	ШРС1-53 УЗ	IР54	320	256,6	8х60
ШРС3	ШРС1-53 УЗ	IР54	320	236,4	8х60

.4 Выбор кабелей от магистрального шинопровода

Выбор кабелей от магистрального шинопровода к шкафам и распределительным шинопроводам производим по соответствующим нагрузкам шкафов или шинопроводов по таблице 1.3.7 /1, с.22/. Результаты расчета сведены в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Выбор кабелей, питающих ШР, ШРС и ШТ

Наименование питающего уст-ва по плану цеха		, А,мм2, АМарка кабеля
Ввод		913,96	35		130>25,8	АСБ(3х35+1х25)
ШР1	63,45		16	75>42,3		АВВГ (3х16+1х10)
ШР2	44,67		10	60>40,94		АВВГ (3х10+1х6)
ШР3	54,18		10	60>38,75		АВВГ (3х10+1х6)
ШР4	25,47		4	31>22,76		АВВГ (3х4+1х2,5)
ШР5	32,75		6	38>24,76		АВВГ (3х6+1х4)
ШР6	35,61		6	38>24,11		АВВГ (3х6+1х4)
ШР7	43,14		10	60>29,9		АВВГ (3х10+1х6)
ШРС1	62,42		16	75>62,42		АВВГ (3х16+1х10)
ШРС2	256,6		120	295>399,15		АВВГ (3х120+1х70)
ШРС3	236,4		95	250>196,84		АВВГ (3х95+1х50)
ШТ1	16,38		2,5	23>16,38		АВВГ (3х2,5+1х1,5)
ШТ2	16,38		2,5	23>16,38		АВВГ (3х2,5+1х1,5)

8. Расчет токов короткого замыкания

Сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток короткого замыкания (КЗ). Поэтому в расчетах учитываем все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивные, так и активные. Кроме того, учитываем активные сопротивления всех переходных контактов этой цепи. По /2/ принимаем переходные сопротивления контактов:

-       0,015 Ом - для распределительных устройств на станциях и подстанциях;

-       0,02 Ом - первичных цеховых распределительных пунктов (РП), а также на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или главных магистралей;

-       0,025 Ом - для вторичных цеховых РП, а также на зажимах аппаратов, питаемых от первичных РП;

-       0,03 Ом - для аппаратуры, установленной непосредственно у приемников электроэнергии, получающих питание от вторичных РП.

Расчет токов КЗ производим в именованных единицах. Исходная схема для расчета приведена на рис. 8.1. Рассчитаем токи КЗ за защитными аппаратами на самой приближенной и самой отдаленной линиях.

Для выбора коммутационной аппаратуры необходимо рассчитать токи короткого замыкания в следующих точках:

за защитными аппаратами на отходящих от магистрального шинопровода линиях (точки К2 и К4);

за защитными аппаратами на линиях ответвлений от распределительных шинопроводов к электродвигателям (точки К3 и К5).

Рассчитаем сопротивление системы до Ру-10 кВ:

, (8.1)

Активное сопротивление в соответствии с /8/ для энергосистемы допускается принимать

 (8.2)

Ом, Ом.

Рисунок 8.1 - Исходная схема для расчета токов КЗ

Сопротивление кабельной линии электропередач 10 кВ определим по формуле:

; (8.3)

. (8.4)

 

 

Определим суммарное сопротивление элементов схемы электроснабжения высшего напряжения до цехового трансформатора по формулам:

; (8.5)

. (8.6)

Ом;

Ом.

Приведем это сопротивление высшего напряжения к напряжению 0,4 кВ по формулам:

; (8.7)

, (8.8)

где - коэффициент трансформации.

Ом;

Ом.

Сопротивления трансформатора рассчитаем по формулам

. (8.9)

Трансформатор ТМЗ-630/10 имеет следующие паспортные данные:

= 8,5 кВт;

= 5,5 %.

СледовательноОм,

Ом.

Суммарные сопротивления до точки К1 равны

; (8.11)

. (8.12)

Ом;

Ом.

Трехфазный ток КЗ в точке К1 составит:

; (8.13)

 кА.

Ударный ток КЗ в точке К1 определим по формуле:

, (8.14)

кА.

Однофазный ток КЗ в точке К1 составит:

; (8.15)

где - суммарное активное и реактивное сопротивления прямой последовательности элементов схемы;

- суммарное активное и реактивное сопротивления обратной последовательности элементов схемы.

Для линии по /7/ принимаем  и .

Для трансформатора по /7/ принимаем  и .

Аналогично рассчитываем токи КЗ в других точках цеховой сети. При этом учитываем сопротивления шинопроводов, кабельных линий и переходные сопротивления контактов. Результаты расчетов приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1 - Расчет токов КЗ

Точка	, Ом, Ом, Ом, кА, кА, кА
К1	0,0097	0,015	0,0174	11,59	16,39	4,84
К2	0,00976	0,02	0,037	5,96	8,43	1,96
К3	0,0098	0,02	0,038	5,95	8,41	1,95
К4	0,00988	0,02	0,038	5,92	8,38	1,93
К5	0,01	0,02	0,038	5,88	8,32	1,9
К6	0,01	0,02	0,038	5,86	8,28	1,89
К7	0,01	0,02	0,038	5,84	8,25	1,87
К8	0,00976	0,02	0,037	5,96	8,43	1,96
К9	0,0098	0,02	0,038	5,945	8,41	1,95
К10	0,00995	0,02	0,038	5,9	8,35	1,92
К11	0,00998	0,02	0,038	5,9	8,34	1,91
К12	0,01	0,02	0,038	5,84	8,26	1,875
К13	0,01	0,02	0,038	5,83	8,24	1,87
К14	0,01	0,02	0,038	5,81	8,22	1,86
К15	0,01	0,02	0,038	5,79	8,2	1,85

9. Расчетный выбор конструктивного исполнения цеховой сети

.1 Выбор защитных аппаратов питающей сети

В качестве аппарата ввода на отходящей линии цеховой трансформаторной подстанции в комплектации с ТМЗ-630/10 устанавливается выключатель серии АВМ-10С с А.

В качестве аппаратов ввода на отходящих линиях, где это необходимо в соответствии с ПУЭ, устанавливаем комплектуемые с ШМА4 автоматические выключатели серии ВА52.

Выбор автоматических выключателей производится исходя из соблюдения селективности по условиям:

; (9.1)

; (9.2)

, (9.3)

где  - суммарный рабочий ток защищаемых присоединений, А;

если , то для электромагнитного расцепителя

, (9.4)

 - пиковый ток, А

; (9.5)

 - номинальный рабочий ток самого большого двигателя, А

; (9.6)

 - КПД электродвигателя, ;

 - пусковой ток наибольшего двигателя, А

, (9.7)

здесь принимаем, что двигатели всех электроприемников - серии 4А, тогда К_п=5;

 - суммарный рабочий ток защищаемых присоединений.

Для выбранных аппаратов должно выполняться соответствие тока уставки расцепителя кратности однофазного КЗ:

. (9.8)

Произведем проверку самого отдаленного от КТП автомата ЯА1:

А - условие выполняется.

Произведем проверку самого приближенного к КТП автомата ЯА11:

А - условие выполняется.

Таким образом, все выбранные аппараты удовлетворяют условию соответствия тока уставки расцепителя кратности однофазного КЗ.

Результаты расчета представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Выбор защитных аппаратов питающей сети

Место установки	, А, АТип защитного аппаратаААА
ШР1	63,45	326,39	ВА52-31	100>63,45	80>79,31	560>407,98
ШР2	44,67	79,28	ВА52-31	100>44,67	63>55,84	189>99,1
ШР3	54,18	112,78	ВА52-31	100>54,18	80>67,73	240>141
ШР4	25,47	107,53	ВА52-31	100>25,47	40>31,84	280>134,4
ШР5	32,75	91,99	ВА52-31	100>32,75	50>40,94	150>114,98
			ВА52-33	160>32,75	80>40,94	800>115
ШР6	35,61	206,61	ВА52-31	100>35,61	50>44,51	350>258,3
			ВА52-33	160>35,61	80>44,51	800>258,3
ШР7	43,14	192,00	ВА52-31	100>43,14	63>53,93	441>240
			ВА52-33	160>43,14	80>53,93	800>240
ШРС1	62,42	62,42	ВА52-31	100>62,42	80>78,03	240>78,03
ШРС2	256,6	256,60	ВА52-37	400>256,6	400>320,75	4000>320,75
			ВА52-39	630>256,6	500>320,75	5000>320,75
ШРС3	236,4	368,45	ВА52-37	400>236,4	320>295,5	3200>460,56
			ВА52-39	630>236,4	400>295,5	4000>460,56
ШТ1	16,38	110,99	ВА52-31	100>16,38	25>20,48	175>138,7
ШТ2	16,38	110,99	ВА52-31	100>16,38	25>20,48	175>138,7
			ВА52-33	160>16,38	25>20,48	250>138,7

9.2 Выбор проводников и защитных аппаратов ответвлений к электроприемникам

Выбор осуществляется по условиям:

- для проводников ; (9.9)

для плавкой вставки:

а) если нет пиковой нагрузки

; (9.10)

б) при пиковой нагрузке

, (9.11)

где а) для однодвигательного привода

; (9.12)

б) для многодвигательного привода - пиковый ток наибольшего двигателя

, (9.13)

где  - суммарный ток всех двигателей;

 - пусковой ток наибольшего двигателя. Для двигателей серии 4А

; (9.14)

- номинальный ток наибольшего двигателя

; (9.15)

Для двигателей серии А4 , .

Условие согласования выбранных проводников и защитных аппаратов

, (9.16)

где  = 0,33 - коэффициент защиты сетей, для которых не предусмотрена перегрузка;

 - номинальный ток плавкой вставки или расцепителя;

 - предельно допустимый ток проводника;

 - поправочный коэффициент:

= 1 - для нормальных условий среды;

= 0,74 - жаркой среды.

Рассмотрим выбор проводников и защитных аппаратов для однодвигательного намоточного станка (№ 42).

 = 10 кВт;  А

Принимаем провод марки АВВГ, проложенный в лотке. По /1, с. 20/ принимаем сечение проводника F = 10 мм². Условие (9.10) соблюдается: 42>35,54 А.

Окончательно принимаем марку провода АВВГ (3х10+1х6)._пик = 5 ×35,54= 177,7 А;

I_{ном.предохр.} = 100 А, по (9.12) находим  А.

Принимаем  =80 А, выбираем предохранитель ПН2-100-80.

Условие согласования проводников с защитным аппаратом:

,33 × 80 < 42 × 1, А

,4< 42, А Условие выполняется.

Рассмотрим выбор проводников и защитных аппаратов для многодвигательного широкоуниверсального фрезернного станка (№ 14).

 = 1,7 кВт;  = 1,0 кВт;  = 0,7 кВт;

 А

Принимаем провод марки АПВ, проложенный в лотке. По /1, с. 21/ принимаем сечение проводника F = 2,5 мм². Условие (9.10) соблюдается: 6,04<19 А.

Окончательно принимаем марку провода АВВГ (3х2,5+1х1,5).

 А;_пик = 5 × 3,55+6,04 - 0,13 × 3,55 = 23,35 А;_{ном.предохр.} = 100 А, по (8.11) находим  А.

Принимаем  =30 А, выбираем предохранитель ПН2-100-30.

Условие согласования проводников с защитным аппаратом:

,33 × 30 < 19 × 1, А

,9 < 19, А Условие выполняется.

Выбор проводников и защитных аппаратов для оборудования, не имеющего двигателей, рассмотрим на примере выбора проводника для электрической печи сопротивления камерной (№ 67).

 А.

По /1, с. 21/ принимаем F = 2,5 мм. Условие (9.10) соблюдается: 18,8 < 19, А.

Выбираем провод АВВГ (3х2,5+1х1,5). Номинальный ток предохранителя принимаем  = 30 А.

Выбор плавкой вставки осуществляем по условию (9.11): 30 > 18,8, А.

Условие согласования с защитными аппаратами

,33 × 30 < 0,74 × 19, А;

,9 < 14,06, А Условие выполняется.

Таким образом, выбирается предохранитель ПН2-100-30. Выбор остальных проводников и защитных аппаратов аналогичен. Результаты представлены на листе 2 графической части.

10. Расчет расхода и потерь электроэнергии

Потребленное в целом количество электроэнергии в год:

, (10.1)

, (10.2)

где  - количество активной и реактивной электроэнергии, потребляемой за год;

 - количество активной и реактивной электроэнергии для силовых потребителей за год;

 - количество активной и реактивной электроэнергии для осветительных установок;

- потери активной и реактивной электроэнергии в трансформаторах;

 - потери активной и реактивной электроэнергии в линиях электропередачи.

Количество электроэнергии для силовых потребителей:

, (10.3)

, (10.4)

где  - годовое число часов использования максимума нагрузки, по /4, табл.2.4/  ч/год.

 

Количество электроэнергии для осветительных установок:

, (10.5)

, (10.6)

где  - годовое число часов использования максимума нагрузки для осветительных установок, по /4, табл.2.4/  ч/год.

 

Потери электроэнергии в трансформаторе:

, (10.7)

, (10.8)

где  - приведенные потери мощности холостого хода (ХХ) трансформатора:

; (10.9)

;

- коэффициент загрузки трансформатора по мощности:

; (10.10)

 - приведенные потери мощности КЗ трансформатора:

; (10.11)

 - полное число часов присоединения трансформатора с электросети, по /4, табл.2.4/  ч/год;

 - время наибольших потерь:

, (10.12)

 - постоянная составляющая потерь реактивной мощности ХХ трансформатора:

; (10.13)

 - постоянная составляющая потерь реактивной мощности КЗ трансформатора:

. (10.14)

,

 

Потели в линиях электропередачи:

, (10.15), (10.16)

где  - эквивалентное активное и реактивное сопротивления:

для кабельной линии электропередач

, (10.17)

, (10.18)

для шинопровода с распределенной электрической нагрузкой

, (10.19)

, (10.20)

 - число приемников, подключенных к данному шинопроводу.

Для кабеля АСБ(3х35) длиной 0,103км по /8/ Ом/км;Ом/км.

Ом,

Ом.

Для шинопровода магистрального ШМА4-1250 длиной 0,0571км:

Ом/км; Ом/км.

 

Потребленное в целом количество электроэнергии за год:

 

электрический трансформаторный подстанция конденсаторный

Заключение

1. В качестве питающего кабеля напряжение 10 кВ выбран кабель АСБ (3х35).

. В качестве схемы внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В принята радиальная схема. Выбор напряжения 380/220 кВ обусловлен наличием электродвигателей установок небольшой мощности, рассчитанных на данное напряжение, однофазных электроприемников, а также удобством питания силовой и осветительной нагрузки.

. Для электроснабжения ремонтно-механического цеха предусматривается сооружение магистрального и радиальных шинопроводов, а также установка силовых распределительных шкафов.

. Произведен расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха, а также определены ЦЭН и место расположения КТП с трансформатором типа ТМЗ-630/10УЗ.

. Произведен расчет компенсации реактивной мощности, а также выбор мощности низковольтных конденсаторных установок и определено место их расположения.

. Произведен выбор защитных аппаратов питающей сети и ответвлений к электроприемникам. В результате выбраны автоматические выключатели серии ВА52 и предохранители типа ПН2.

. Произведен расчет расхода и потерь электроэнергии

Список используемой литературы

1 Правила устройства электроустановок. /Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1973.

Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

Электротехнический справочник. Производство, передача и распределение электрической энергии. ТЗ, кн.1 /Под ред. В.Г. Герасимова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

Справочная книга для проектирования электрического освещения/ Под ред. Г.М. Кнорринга. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.

Пособие по курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей: Учебное пособие для студентов вузов /В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно и др.; Под ред. В.М. Блок. - М.: Высш. Школа, 1981

Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989