защиты низкого напряжения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

по МДК01.02 раздел Электроснабжение отрасли»

на тему: «Электроснабжение ремонтного цеха.

 

выполнил: студент очного отделения

группа МЭ–31 Трушникова Дмитрия Викторовича ___________

(Фамилия, имя, отчество) (подпись)

руководитель: Кононова Светлана Алексеевна_________________

(подпись)

 

 

 

 

Дата защиты____________________

 

 

Г. Краснокамск

2015г

 

Содержание

1. Вводная часть
1.1 Введение
1.2 Краткое описание технологического процесса
2. Расчётная часть
2.1 Технические условия на проектирование
2.2 Выбор рода тока и напряжения цеховой сети
2.3 Расчёт мощности механизмов и выбор электродвигателей
2.4 Выбор схемы цеховой электросети
2.5 Выбор аппаратов управления и защиты низкого напряжения
2.6 Выбор кабелей низкого напряжения
2.7 Расчёт электрических нагрузок
2.8 Выбор типа распределительных пунктов
2.9 Проверка цеховой сети на потерю напряжения
2.10 Расчёт мощности цеха
2.11 Компенсация реактивной мощности
2.12 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
2.13 Выбор оборудования цеховой подстанции
2.14 Выбор высоковольтных кабелей
2.15 Расчёт токов короткого замыкания
2.16 Проверка токоведущих частей на действие токов кз
2.17 Выбор аппаратов высокого напряжения
2.18 Расчёт заземления 3.Экономическая часть
4. Заключение
Список использованных источников

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.ВЧ.00.ПЗ

Разраб.

Трушников Д.

Провер.

Кононова С.А

Реценз.

Н. Контр.

.

Утверд.

Электроснабжение ремонтного цеха

Лит.

Листов

КПТ гр. МЭ-31

 

 

Вводная часть

Введение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.ВЧ.00.ПЗ

Для выполнения дипломного проекта электроснабжения арматурного цеха Краснокамского завода ЖБК, мы поставили цели: закрепить и усвоить полученные теоретические знания и практические умения по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, углубить теоретические знания в соответствии с заданной темой, а также развить творческую инициативу, самостоятельность, ответственность и организованность.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем. Энергетическая политика России предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. К 2006 году московская система стала энергодефицитной. Даже непродолжительный цикл низких температур в январе этого года вынудил ввести ограничения потребления электрической мощности на 680 МВт ради сохранения устойчивости системы. Единовременная нагрузка в системе достигла 16093 МВт, максимальная рабочая мощность и аварийный мобилизационный резерв были использованы полностью. По инвестиционной программе холдинга РАО "ЕЭС России" намечен ввод свыше 3810 МВт электрической и более 1660 Гкал/ч тепловой мощности, в том числе в ОАО "Мосэнерго" 2515 МВт электрической и 1667 Гкал/ч тепловой мощности (ТЭЦ-21, 27, 26, 12, 20, 9 и другие).Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.23.ВЧ.00.ПЗ

1.2 Краткое описание технологического процесса

 

Арматурный цех предназначен для создания металла конструкций для ЖБИ. Металла конструкций создаются из арматуры, листвой стали.

Арматура и листовая сталь поступает на самоходной телеге, в цехе с помощью мостового крана арматура и листовая сталь транспортируется к рабочему месту. Арматуру согласно проекту режут на ножницах определенного размера после этого она оправляется на машину одноточечной сварки, где она сваривается согласно госту. Завозится бухта проволки Вр ставится на навивку спиралей и едет процесс навивки, с этой спирали вяжутся в свай,

На ножницах по размеру рубится меттал А500 и АТ800, меттал транспортируется на станок высадки анкерных головой, арматура с двух старон

Сжимается под давлением воздуха нагревается и сжимает арматуру с двух сторон, после высадки головок проверяется на растяжку анкер головок и оправляется на формовочный участок, где заливают пустотелую плиту.

 

После сварки каркасы и сетки оправляются в формовочный цех для изготовления железо-бетонного изделия.

6.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП.17.130211.ЭС.23.РЧ.01.ПЗ

Разраб.

Трущников Д.

Провер.

Кононова С.А

Реценз.

Электроснабжение ремонтного цеха

Лит.

Листов

КПТ гр. МЭ-31

2 Расчётная часть

7.

2.1 Технические условия на проектирование

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

Категория надежности потребителей 2

Количество рабочих смен – 2

Грунт в районе здания – суглинок Т=+15°С

В=60%

Т=+25°С

Условия среды: нормальная.

Перечень электрооборудования в таблице 1

Таблица 1- Перечень электрооборудования

Поз.	Наименование механизмов	Кол.	Рн; кВт	n, об/мин
1-2	Безотходная линия		18,5
3-10	Вентилятор		7,5
11-16	Вентилятор		2,2
17-19	Станок для правки и резки арматурной стали		18,5
	Станок для правки и резки арматурной стали		40,5
21-25	Машина для сварки каркасов
	Станок для навивки спиралей		7,5
	Ножницы для резки арм. стали		2,2
28-30	Ножницы для резки арм. стали
31-36	Сварочный аппарат
37-38	Сверлильный станок		2,2
39-40	Машина высадки анк. головок
41-42	Станок для гибки арматурной стали
	Станок для гибки арматурной стали
44-45	Машина для стыковой сварки
	Самоходная телега
	Свар. Станок для сварки под флюсом
48-49	Гильотина
	Мостовой кран
	Машина многоточечная контактной сварки
52-54	Одноточечная сварочная машина

 

 

 

8.

2.2 Выбор рода тока и величины напряжения

Выбираем трёх фазный ток, так как он вырабатывается на электростанциях и является наиболее дешёвым.

В цехе или предприятии нет механизмов требующих плавного регулирования скорости, то для их привода используем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и выбирают трёх фазный ток.

 

Напряжение выбираем 380В так как:

- уровень средней безопасности;

- возможность питать от одного трансформатора;

- средний расход металла и потерь энергии.

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

Рисинунок1- Схема питания TN-S заземлена нейтраль нулевой защитный и рабочий проводники совмещены

 

9.

2.3 Расчёт мощности и выбор электродвигателей

Для привода механизмов цеха выбираем асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Приводим пример выбора двигателя вентилятора, кВт:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

 

 

где Q – производительность м³/с;

Н – напор газа, Па;

К_з – коэффициент запаса;

η_вен. – КПД;

η_п. – КПД передачи.

 

 

Выбираем двигатель по [8,Д1А] из условия:

- по типу (5А)

- по скорости n_{ном. дв.} ≥ n_мех. 1450 об/мин ≈ 1500 об/мин

- по мощности Р_{ном. дв.} ≥ Р_{механизма} 7 кВт =7кВт

 

Выбираем двигатель

 

5А160М4

Номер серии

Асинхронный

Высота оси вращения

Длина станины

В отапливаемых помещениях

 

 

Технические данные заносим в таблицу 2, остальные двигатели выбираем аналогично.

 

10.

2.3 Выбор схемы цеховой сети

 

Потребители арматурного цеха относится ко 2 категории надежности электроснабжения потребителей. Выбираем для питания цеха радиальную схему Рис2. Эта схема состоит из:

РУ – распределительное устройство;

ЗА- 3 фазы, алюминиевый (50х5);

ШРС – шкаф распределительный силовой;

РП – распределительный пункт;

ТМ – трансформатор масляный;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

ВА – выключатель автоматический;

ОЩ – осветительный щит рабочего освещения.

Достоинства:

-Высокая надежность

-Удобство обслуживания

Недостатки:

-Дорогостоящий монтаж

-Сложный монтаж.

 

 

Рис2. Радиальная схема.

 

 

11.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

2.5 Выбор аппаратов управления и

защиты низкого напряжения

 

Для двигателей выбираем аппараты управления – магнитные пускатели.

Пускатель выбираем по условию:

I_Н.П. ≥ I_Н.ДВ.

U_Н.П. = U_сети

 

Приводим пример выбора пускателя для пресса.

Определяем номинальный ток двигателя по формуле:

 

 

где: - номинальная мощность двигателя, кВт;

- номинальное напряжение двигателя, В;

- коэффициент мощности двигателя;

- К.П.Д двигателя

 

 

Пускатель выбираем по условию:

I_Н.П.≥ I_н U_Н.П. = U_сети

40А > 37А 380В = 380В

 

Выбираем пускатель

ПМЛ – 310Х

Пускатель

Магнитный

Серия Л

Величина пускателя I_н = 40А

Наличие реверса и теплового реле

Степень защиты 0

 

Технические данные заносим в таблицу 2, остальные аппараты управления выбираем аналогично.

Для данного двигателя выбираем тепловое реле серии РТЛ. Тепловое реле выбираем по условию:

 

 

12.

I_Н.РЕЛЕ≥I_Н.СР.

I_Н.ДВ ≥1,1∙I_Н.ДВ.

U_Н.РЕЛЕ≥U_СЕТИ

Приводим пример выбора теплового реле для пресса. Определяем номинальный ток срабатывания реле по формуле:

 

Тепловое реле выбираем по условию:

I_Н.Р ≥ 1,1∙I_Н.ДВ. U_Н.П. = U_сети

80А > 40,7А 380В = 380В

 

Выбираем тепловое реле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

РТЛ-2055

реле

тепловое

серии Л

номинальный ток (80А)

исполнение по току несрабытвания (30-41А)

 

Технические данные заносим в таблицу 2, остальные аппараты управления выбираем аналогично.

 

Приводим пример выбора предохранителя для пресса.

Для данного двигателя для защиты от короткого замыкания выбираем плавкий предохранитель по условию:

Определяем пусковой ток двигателя по формуле:

Определяем ток вставки расцепителя по формуле:

Где: -коэффициент тяжести пуска принимаем равным – 2,5;

I_пус- ток пусковой двигателя;

 

 

13.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

Выбираем предохранитель марки:

ППН33

предохранитель

плавкий

наполненый

номинальный ток патрона (100-100А)

 

Технические данные заносим в таблицу 2, остальные аппараты выбираем аналогично.

 

 

14.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ     КП.16.140448.ЭС.01.РЧ.01.ПЗ

2.6 Выбор кабелей низкого напряжения

Для питания электроприёмников выбираем кабель по предельно допустимому току. Для примера выберем кабель для пресса.

Определяем расчетный ток, А по формуле

где:

Кт−температурный коэффициент, т.к. открытая прокладка кабеля t=25ºС,

Кт=1;

Кп−коэффициент прокладки, т.к. кабели проложены не в земле, коэффициент не учитывается, Кп=1;

Кпв−коэффициент продолжительности включения, режим длительный,

Кпв=1.

 

Условия прокладки нормальные, следовательно, поправочные коэффициенты будут равны единице, из этого следует, что:

Выбираем кабель[18] по таблице в описании по условию:

I_доп ≥I_расч

42А>37А.

 

Марка кабеля: АВВГнг–LS(4х10)

А−алюминиевые жилы;

В−виниловая оболочка;

В−виниловая изоляция;

Г–голый (без защитного покрова);

нг-LS–из негорючего ПВХ пластиката с низким дымогазовыделением;

4х4–10 жилы сечением 10мм².

 

Остальные кабели выбираем аналогично, данные заносим в таблицу 2.

 

16.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

2.7 Расчет электрических нагрузок

Расчет производиться по методу коэффициента максимума. Выполняем расчет нагрузки для РП-5, если к нему присоединены 2 сварочных аппарата, 2 стыковой сварки и 1 ножницы для резки арм, стали, 2 вентилятора без-ой линий.

Заносим в таблицу 3 механизмы, подключенные ко всем РП и их данные.

Найдем групповую мощность, кВт по формуле

 

где:

n–количество двигателей, шт;

P_н–номинальная мощность двигателя, кВт.

 

Определим суммарную групповую мощность:

 

 

Найдем среднюю активную мощность, кВт по формуле

 

где:

K_и–коэффициент использования выбирается по таблице 1.5.1[8];

åР_гр–групповая мощность, кВт.

 

 

Определяем среднюю реактивную мощность, кВАр по формуле

 

17.

где:

P_ср–средняя групповая мощность двигателей, кВт;

tg_j –тригонометрическая функция коэффициента мощности;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

Определяем суммарную активную мощность, кВт:

Определяем суммарную реактивную мощность, кВАр:

 

Определяем полную среднюю мощность, кВА:

 

 

Определяем коэффициент мощности:

 

 

Определяем силовой показатель установки:

 

 

где:

P_max–наибольшая номинальная мощность в РП, кВт;

P_min–наименьшая номинальная мощность в РП, кВт.

 

Найдем средний коэффициент использования:

 

 

18.

Определяем n_эф:

n_эф–эффективное число электроприемников, одинаковых по мощности и режимам работы, которые за смене потребляют туже максимальную мощность, что и реальные установленные в цехе.

Если m≤ 3, а K_и.ср ≥0,2, то ;

;

 

Найдем

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

максимальную активную мощность, кВт установки:

 

Найдем максимальную реактивную мощность, кВАр установки:

Определяем полную максимальную мощность, кВА:

Найдем ток максимальный, А:

где:

S_max–максимальная полная мощность РП, кВА;

U–номинальное напряжение двигателя, кВ.

 

Найдем ток пиковый, А:

где:

I_рас–ток максимальный, А;

К_{и наиб.дв.}–коэффициент использования;

I_{наиб.дв.−}ток номинальный у двигателя с наибольшей мощностью, А;

I_{пуск.наиб.дв.−}ток пусковой у двигателя с наибольшей мощностью, А.

Аналогично рассчитываем нагрузки для других распределительных пунктов и записываем результаты в таблицу 3.

 

20.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

2.8 Выбор типа распределительных пунктов

 

Подключение электроприемников производится к распределительным пунктам. Электроприемники в цехе защищаются плавкими предохранителями и автоматическими выключателями, поэтому выбираем типы РП с плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.

Распределительные пункты выбирают по степени защиты, по номинальному току ввода, по количеству отходящих линий, типу защитного аппарата и номинальному току аппаратов для присоединений.

Рассмотрим выбор типа распределительного пункта на примере для РП–5, к которому присоединены электроприемники № 35,36,44,45,

30,1,2

Выписываем I_рас=821А, I_пик= 1043А, из таблицы 3 в таблицу 4.

Выбираем шкаф серии ШРС из [10] по условию:

I_ном.шк≥I_рас

280А≥821А

U_н.ш.≥U_н.с.

380В=380В

Распределительный пункт: ШРС–58У3

Ш–шкаф;

Р–распределительный;

С–силовой;

5–степень защиты;

8–номер схемы;

У3–предназначено для установки в закрытых отапливаемых помещениях.

 

Заносим в таблицу 4 номинальные данные РП:

Номинальный ток шкафа−280А;

Количество отходящих линий−2x60+4x100+2x250

В резерве осталось−0 линий.

 

Остальные РП выбираем аналогично, данные заносим в таблицу 4.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КЦБТ.КП.140613.ЭС.18.РЧ.01.ПЗ

Для защиты РП выбираем автоматический выключатель из таблицы 2.2 [7] по условию:

I_ном.ав≥I_рас

1000А≥821А

U_н.а. ≥U_н.рп,

380В=380В

 

21.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

Определяем ток срабатывания максимального расцепителя

 

 

I`_смр.а = А

I`_смр.а≥I_смр

2000А≥1355А

 

Марка автоматического выключателя: ВА55-41

ВА−автоматический выключатель;

55−серия;

41−номинальный ток 2000А;

.

 

Остальные автоматы выбираем аналогично, данные заносим в таблицу 4.

 

Выбираем кабель из таблицы 1.3.7 [5] по условию:

≥

235А≥821А

 

Марка кабеля: АВВГнг-LS 4(3x150+1x95)

А- Алюминиевая токопроводящая жила
В - Изоляция жил из поливинилхлоридного пластиката
В - Оболочка из поливинилхлоридного пластиката
Г - Отсутствие защитных покровов
нг-LS - Изоляция жил и оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести с пониженным газо- дымовыделением 4(3x150+1x95) жилы сечением 150мм² и 1 жила сечением 95мм².

 

Остальные кабели выбираем аналогично, данные заносим в таблицу 4.

 

23.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

2.9 Проверка сети по потере напряжения

Согласно требований стандарта к качеству электроэнергии колебания в электрической цепи допускаются в пределах -5+10% от U_н.

Расчет ведем для наиболее удаленного от распределительного устройства электроприемника – поперечно-строгального станка.

 

 

Рисунок 4-Схема для расчета падения напряжения

Определим реактивную мощность двигателя, кВАр:

Определим активное сопротивление кабелей от РУ до РП2, Ом/км:

Определим активное сопротивление от РП2 до двигателя, Ом/км:

 

где:

γ₋удельная проводимость материала жил, алюминий−32 м/Ом мм²;

S −сечение одной жилы кабеля, мм²;

Определим реактивное сопротивление кабеля, Ом/км:

, т.к. кабель до 1 кВт.

Определим падение напряжения от РУ до РП, %:

Определим падение напряжения от РП до двигателя, %:

 

Определим суммарную потерю напряжению, %:

1,9% 5%-потеря напряжения меньше 5% следовательно, сеть проверку прошла.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

2.10 Расчет мощности цеха

24.

Определение электрических нагрузок производится с целью выбора числа и мощности трансформаторов, выбора кабелей и шин, проверки их по нагреву и потере напряжения, для расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора коммутационно-защитной аппаратуры и компенсирующих устройств.

 

Рассчитаем нагрузку для трансформатора, к нему подключены РП−1, РП−2, РП-3, РП-4, РП-5, РП-6, РП-7, РП-8:

Определяем суммарную активную мощность, кВт:

Определяем суммарную реактивную мощность, кВАр:

Определяем суммарную полную мощность цеха, кВА:

Определяем cosφ цеха:

 

не соответствует нормированному значению 0,92−0,95, следовательно, его нужно повысить компенсацией реактивной мощности.

 

25.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС. РЧ.01.ПЗ

2.11 Компенсация реактивной мощности

На предприятиях для повышения cosφ устанавливают статические конденсаторы.

Достоинства: маленькие габариты; отсутствие шума; потребление активной мощности; простота эксплуатации; нет вращающихся частей.

Недостатки: не подлежит ремонту; зависимость работы от напряжения и от нагрева; после отключения владеет зарядом опасным для человека; обладает высокой пожароопасностью.

Расчет конденсаторной установки для РУ.

Определяем cosφ всего цеха:

 

где:

∑Р_мах–суммарная активная максимальная мощность, кВт;

∑S_мах–суммарная полная максимальная мощность, кВА.

 

Переводим cos_φ цеха в tg_φ цеха:

tg_φ=1,7

 

Определяем реактивную мощность конденсаторной установки, кВАр:

 

где:

∑Р_мах–суммарная активная максимальная мощность, кВт;

tgφ_ц–тангенс φ цеха;

tgφ_н–тангенс φ нормируемый tgφ_н=1,7;

Выбор установки производим по условию из таблицы 6.1 [7]

Q_нку~Q_ку

450кВар~ кВар

Марка конденсаторной установки: УКЛ(П)Н-0,38-450-150УЗ

УК–установка конденсаторная;

Л(П) ₋левое (правое) расположение вводной ячейки;

Н₋параметр регулирования (напряжение);

0,38–номинальное напряжение;

450–номинальная реактивная мощность, кВар;

150–степень регулирования мощности, кВар;

УЗ–для умеренного климата и внутренней установки.

Определяем cosφ_цеха после компенсации:

 

26.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.15.140448.ЭС.РЧ.01.ПЗ

Определяем ток номинальный конденсаторной установки, А: