Схема однолинейная электроснабжения цеха

Боровичский техникум строительной индустрии и экономики

Специальность: 270843 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЦЕХА ПО ПРОИЗВОДСТВУ…..

ПОСОБИЕ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПО ПРЕДМЕТУ

Внутреннее электроснабжение промышленных и гражданских зданий

Составил

Преподаватель электротехнических

Дисциплин Маркушева О.Н

Боровичский техникум строительной индустрии и экономики Специальность: 270843 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий» ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЦЕХА ПО ПРОИЗВОДСТВУ….. Пояснительная записка КП ЭС 01.00.00.00 ПЗ.   Руководитель проекта Выполнил Маркушева О.Н. студент гр. Э31 Леонтьев А. Н.     ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ

ЗАДАНИЕ

На курсовое проектирование

по предмету Внутреннее электроснабжение промышленных и гражданских зданий

Студенту гр. _______Э31_________________________________________________

Иванову Сергею Николаевичу

Тема проекта___ Электроснабжение цеха по производству пластмассовых изделий ___________________________________________________________

( ПРИМЕР)

Пояснительная записка:

 

Общая часть.

Исходные данные к курсовому проекту

Ведомость и характеристика потребителей электроэнергии

Выбор схемы и конструктивное исполнение силовой сети цеха

Расчётная часть.

Расчёт электрических нагрузок

Расчёт мощности, выбор типа и определение места установки КУ

Выбор электрооборудования силовой сети цеха

Определение числа и мощности трансформаторов, выбор типа цеховой ТП

Определение сечения и выбор марки питающего кабеля ВН

Расчёт токов КЗ

Выбор электрооборудования ТП и питающей ячейки с проверкой на действие токов КЗ

Расчёт заземляющего устройства

Графическая часть:

План расположения оборудования и сетей

Схема однолинейная электроснабжения цеха

Рекомендуемая литература:

1. Б. Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Москва, «Высшая школа», 1975 г.

2. Ф.Ф.Карпов, В.Н.Козлов. Справочник по расчету проводки и кабелей.

3. А. Д. Смирнов, К. М. Антипов. Справочная книжка энергетика. Москва, «Энергопромиздат», 1984 г.

4. А.А.Федоров, Л.Е.Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. Москва, «Энергоатомиздат», 1987 г.

5. Л.Д.Рожкова, В.С.Козулин. Электрооборудование станций и подстанций

Москва, «Энергоатомиздат», 1987 г.

6. С.С.Рокотян, И.М.Шапиро. Справочник по проектированию электро-

энергетических систем. Москва, «Энергоатомиздат», 1985 г.

7. Б.Н.Неклепаев. Электрическая часть электростанций и подстанций

Москва, «Энергоатомиздат», 1986

ПУНКТ ЗАДАНИЯ	ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПУНКТА
Введение. Сообщается цель проекта и основные достижения науки и техники в разрабатываемом производстве.	. Роль энергетического комплекса возрастает во всем мире в связи с ускорением темпа развития научно-технического прогресса. Энергетика нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. В наше время энергопотребление промышленных предприятий растёт с каждым годом ввиду автоматизации технологических процессов производства, что позволяет увеличить эффективность и качество производимой продукции. Следовательно, для этого требуется не только качественная электроэнергия, но и надёжность систем автоматики, высокий уровень надёжности защиты электрических сетей и качественная коммутационная аппаратура. Поэтому, в наши дни электротехника достигла определённых успехов. Новшествами в этой области являются: введение в эксплуатацию многими производствами компьютеризированного и цифрового управления сложнейшими технологическими процессами, приводами двигателей станков и т.п. Среди коммутационных аппаратов нововведениями являются вакуумные выключатели, выключатели нагрузки и разъединители высокого напряжения, а также модульные автоматические выключатели и другая защитная и коммутационная аппаратура низкого напряжения. Для правильной эксплуатации новейшего оборудования требуются высококвалифицированные специалисты. Этапом к закреплению полученных знаний и подготовке специалистов служит учебное курсовое проектирование.
Общая часть:
1.1. Исходные данные к курсовому проекту	1. План цеха. 2.Цех работает в 3 смены. 3.Число часов работы предприятия году Тгод=4800 4.Данные для решения вопроса о компенсации реактивной мощности: нормированное значение tgj2=0,36 на стороне 0,4 кВ цеховой подстанции 5.Удельная мощность освещения Руд=19,9Вт/м². 6.Данные для расчета токов К.З: мощность к.з на шинах высокого напряжения ГПП (или на ЦРП) – мВ А; мощность энергетической системы Sнс=220 мВ А, сопротивление системы до шин 10 кВ заводской подстанции (ГПП) xc=1.5. На заводской ГПП установлены трансформаторы мощностью 2 10000 кВ А. Напряжение высшей стороны U1ном=110 кВ, низшей U2ном=10 кВ. Напряжение к.з Uк=10.5.Питание проектируемой цеховой ТП от шин 10кВ ГПП (или ЦРП) осуществляется по радиальной схеме, по кабельной линии длиной l=0.95 км. 7.Рассчитать защитное заземление,если: ρгр = 50– удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, таблица 56 [11], Ом / м; d=16- диаметр стержня, мм; l=5- длина заземлителя, м; t=3,2- расстояние от поверхности почвы до середины трубы, м.
1.2.Ведомость и характеристика потребителей электроэнергии	Данный цех предназначен для проведения различных работ по обработке изделий из пластмассы и изготовления различных деталей и заготовок. В нём производятся такие операции, как сверление, фрезеровка, шлифовка, эструдирование, формование и др. Цех относится к химической промышленности. Основными потребителями электроэнергии являются термопластавтоматы, экструзионные установки. Коэффициент использования оборудования Ки = 0.7, коэффициент мощности cosφ = 0.8.Для вентиляции цеха используются вентиляторы, коэффициент использования которых Ки = 0,8; cosφ = 0.85. По степени надежности, данные электроприёмники относятся к II категории, следовательно, перерыв их питания приведёт к авариям и нарушениям технологического процесса. Ворота и подъемники работают в повторно-кратковременном режиме работы, т.е. за период работы, токоведущие части ЭП не успевают нагреться до установившейся температуры, а во время паузы не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Вентиляторы работают в продолжительном режиме, т.е. период работы ЭП продолжается столь длительное время, что превышение температуры нагрева всех его частей над температурой окружающей среды достигает установившегося значения. Электропривод аппаратов реализован асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором серий АИР. Силовая внутрицеховая сеть выполнена на напряжение U=380В.переменного трехфазного тока, частотой f =50Гц. Данный цех относится к классу помещения с повышенной опасностью. Средняя температура цеха: t=22 C.   Таблица 1.1. Ведомость потребителей электроэнергии. Номер электроприемника по плану Название механизма Количество Статическая мощность, кВт           Печь сопротивления     9-14 Вентилятор   6,2   Наждачный станок   6,2 7,8 Настольно-сверильный станок   4,5   Отрезной станок   4,8   Токарно-винторезный станок   0,68 4,9 0,105 0,52   Плоско-шлифовальный станок   4,5 2,8   Вертикально-фрезерный станок   17,1 3,15 Компрессор         Вертикально-сверильный станок     5,34 1,3   Ворота   4,2   Таль   6,5 4,0 4,2
1.3. Выбор схемы и конструктивное исполнение силовой сети цеха	В данном цехе электроприёмники расположены равномерно по его площади, но на отдельных участках расположение ЭП носит сосредоточенный характер. Поэтому в данном цехе будет целесообразно выполнить силовую сеть по смешанной схеме, которая представляет собой совокупность магистральной и радиальной схем. Основная часть ЭП получают питание от распределительных пунктов, термопластавтоматы соединены в цепочки, плоскощелевой экструдер непосредственно от шин НН цеховой подстанции. Распределительные пункты питаются посредством кабелей, от распределительного шинопровода. От распределительных пунктов электроприёмники питаются по радиальной схеме с помощью отдельных кабельных линий, расположенных в заливке пола. Использованы кабели марки ААБ (кабель с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке и в бумажной изоляции) и с помощью проводов, проложенных в стальной трубе, которая защищает их от вредных механических воздействий. Использованы провода марки АПВ (провод с алюминиевыми жилами, в поливинилхлоридной изоляции). Данная схема обладает достаточной надежностью, гибкостью и эстетичностью. Смешанные схемы используются наиболее часто для электроснабжения цеховых сетей.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.
2.1.Расчёт электрических нагрузок	Все электроприёмники группируются построчно по характерным категориям с одинаковыми мощностями Рн для каждого силового пункта независимо от коэффициента использования Ки и коэффициента реактивной мощности cos φ (графы 1;2;3 и 4 таблицы 1.1), а в графах 5 и 6 указываются Ки и cos φ соответственно, которые берутся из таблицы 30-2 [13]. Например: Для первого узла питания РП1 одна из групп потребляет мощность Р'н = 5,4 кВт (графа 4). Количество электроприёмников n в этой группе равно 1 (графа 2) с номером на плане № 10. Далее для каждой группы находим Ки ∙ Р'н (графа 7) и Ки ∙ Р'н ∙ tg φ (графа 8), а также заполняется графа 9: n ∙(Pн)². Аналогично производятся расчёты по остальным группам электроприёмников первого узла питания. В итоговой строке для первого узла питания определяются: ∑ n = 9; ∑ Р'н = 39,2 кВт; ∑ Ки * Р'н = 30,35 кВт; ∑ Ки * Р'н * tg φ = 21,43 квар; ∑ n *(Pн)² =401,92 кВт; (графы 2; 3;4;7;8;9 таблицы 1.2 - по узлам питания). Далее определяем итоговый коэффициент использования для первого узла питания: Ки = ∑ Ки * Р'н / ∑ Р'н =30,35/39,2 = 0,77 (графа 5). Определяем nэ и заносим в графу 10: nэ = (∑ Р'н)2 / ∑ n * (Pн)² = 39,22 / 401,92 = 3,8 Принимаем nэ =4. По таблице 1 [3] определяем коэффициент расчётной нагрузки Кр при полученных значениях Ки и n.. Принимаем Кр = 1,03 (графа 11). Далее определяем полную расчетную мощность Рр, кВт Рр = Кр∙ Ки ∙ Р'н Рр = 1,03∙30,35=31,26 кВт (графа 12). Определяем полную реактивную мощность Qр, квар. Qр =1∙ Ки ∙ Р'н ∙ tg φ если nэ> 10 Qр =1,1∙ Ки ∙ Р'н ∙ tg φ если nэ< 10   Qр =1,1*21,43=23,57 квар. Sр=√31,262+23,572=39,2 кВ*А. Определяем расчетный ток Iр, А Iр= Sр/√3∙Uн (графа15) Iр=39,2/1,73 ∙0,38=59,6 А. Расчет для остальных узлов питания сведен в таблицу 1.2 – расчет нагрузок по узлам питания. Таблица 1.2. Расчет нагрузок по узлам питания     По заданию технологов По справочным данным Расчетные величины Расчетная мощность   № ЭП и РП по плану Кол. ЭП шт Номинальная (установленная) мощность, кВт Коэф-нт использования Коэф-нт реактивной мощности       Эффективное число ЭП Коэффициент. расч. нагрузки   Активная кВт Реактивная квар Полная, кВА n Одного ЭП Рн Общая Р′н=пРн.   Ки Cosφ tgφ КиРн КиРнtgφ (nРн)² nэ= (∑Р′н)² ∑(nРн)² Кр Рр=КиКрРн Qр= 1*КиРнtgφ при nэ> 10 Qр= 1,1*КиРнtgφ при nэ< 10   Iр=Sр/√3Uн           6                   РП1                                 5,5 5,5 0,17 0,6/1,33 0,94 1,25 30,25                 18,5 18,5 0,17 0,6/1,33 3,15 4,18 342,25                 8,5 8,5 0,14 0,65/1,52 1,19 1,42 72,25                 6,92 6,92 0,16 0,6/1,33 1,11 1,47 47,89             Итого по РП1     39,42 0,162 0,61/1,3 6,39 8,32 492,64 3,15 2,9 18,53 9,15 20,37 46,2 РП2                                     0,16 0,6/1,33 1,12 1,49               7,8       0,17 0,6/1,33 1,78 2,49                       0,6 1/0 3,6 -                   18,5 18,5 0,14 0,55/1,52 2,59 3,94 342,25             Итого по РП2       42,5 0,216 0,76/0,86 9,18 7,92 548,25 3,29 2,31 21,2 8,71 19,2 44,4                               РП3                             9,10   7,5   0,6 0,8/0,75   6,75 112,5                     0,6 0,8/0,75 6,6 4,95               Итого по 9,10,15       0,6 0,8/0,75 15,6 11,7 233,5 2,89 1,22 19,0 12,9     ЩО3   4,29 4,29 0,9 0,9/0,48 3,86 1,85       3,86 1,85     Итого по РП3     30,29 0,64 0,82/0,69 19,46 13,55       22,86 14,75 27,2 41,3 РП4                             13,14   7,5   0,6 0,8/0,75   6,75 112,5                     0,6 0,8/0,75 6,6 4,95               Итого по 3,13,14       0,6 0,8/0,75 15,6 11,7 233,5 2,89 1,22 19,0 12,9     ЩО2   4,28 4,28 0,9 0,9/0,48 3,85 1,85       3,85 1,85     Итого по РП3     30,28 0,64 0,82/0,69 19,45 13,55       22,85 14,75 27,2 41,3 ВРУ                                 5,5 5,5 0,16 0,6/1,33 0,88 1,17 30,25             11,12   7,5   0,6 0,8/0,75   6,75 112,5             Итого по 6.11.12     20,5 0,48 0,74/0,9 9,88 8,92 142,75 2,94 1,34 13,2 9,81 16,45 25,0 ЩО1     8,69 0,9 0,9/0,48 6,80 3,26       6,80 3,26     Итого по ВРУ     171,7 0,41 0,78/0,78 71,2 55,52       105,4 86,8 136,5 207,7 Допол. нагрузка       0,6 0,78/0,78   70,2         70,2     Итого на НН без КУ     321,7 0,5 078/078 161,2 125,7       195,4                     -50         -50     Итого на НН с КУ     321,7 0,5 0,91/0,45 161,2 75,72       195,4   222,8 338,9                                                                 1. Номинальную мощность освещения определяем по формуле: Рн= Уо*F (2.27) [10] где Уо -удельная мощность освещения, Вт/м2; F - площадь размещения электроприемников, м2; Рассчитываем мощность рабочего освещения помещения котельной. Площадь F=35,75 м2 Норма удельной мощности для такой площади и высоты 3,5 м при постоянном пребывании людей в помещении 7,6 Вт/м2 для люминесцентных ламп при норме освещенности 200 Лк: Р що=7,6*35,75=0,272 кВт По (таблице 2.1) [4] выбираем коэффициент мощности и коэффициент использования: Ки=0,9; cosφ = 0,9. 2. Определяем расчетные величины: Ки* Рн=0,9*0,272=0,245 кВт Ки* Рн*tgφ=0,9*0,272*0,33=0,08квар. 2. Рассчитываем мощность аварийного освещения помещения котельной. Оно выполняется лампами накаливания и норма освещенности 30 Лк. Р щоа=8,5*35,75=0,304 кВт 4. Определяем расчетные величины: Ки* Рн=0,9*0,304=0,273 кВт Ки* Рн*tgφ=0,9*0,272*0=0 квар. Результаты расчета заносим в таблицу 1.2. Дополнительная нагрузка в данном проекте – это электрооборудование вспомогательных служб станции перекачки. Номинальная мощность дополнительной нагрузки Рн= 795 кВт, Ки=0,6, cos φ=0,8. Определяем расчетные величины Ки* Рн=0,6*795=477 кВт Ки* Рн*tgφ 0,6*795*0,75=357,7 квар. Заносим полученные данные в таблицу 1.2 Определяем общую нагрузку по ВРУ с учетом нагрузки освещения. Для этого суммируется величины в графах 4,7,8,12,13 и рассчитываются значения в графах 5,6,14,15 аналогично произведенным для РП1 в п.1.4.1. ∑ Рн=72,27кВт (гр.4) ∑ Ки ∙ Рн=56,02кВт; ∑ Ки ∙ Рн ∙ tg φ=42,2квар Рр=57,54кВт; Qр=46,41квар Sр=73,9кВА Iр=73,9/1,73 ∙0,38=112,5А. Затем аналогичные расчеты производятся по питающей подстанции с учетом дополнительной нагрузки без КУ: Рр= Рр +Рр доп=57,54+477=534,5 кВт Qр= Qр+ Qр доп=46,41+357,7=404,11квар Учитывая величину компенсирующего устройства (КУ)(п.2.2.), получаем значения Рр,Qр, Sр на шинах НН ПС с учетом КУ: Рр=534,5 кВт; Qр= 204,11 квар; Sр=572 кВА Iр=572/1,73 ∙0,38=870А.   Полученные результаты сведены в таблицу 1.2.
2.2.Расчёт мощности, выбор типа и определение места установки КУ	1. Определяем какое количество реактивной мощности нужно компенсировать по (12-18) [2] Qк = 0,9*Рсм (tg φ1 - tg φ2); где tgφ1=0,75 - тангенс угла сдвига фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности за смену; tg φ2 =0,35 - тангенс угла сдвига фаз, соответствующий заданной величине cos φ; Рсм = 533 - среднегодовая активная мощность предприятия, кВт; Qк = 0,9*533(0,75-0,35) = 192 квар; При выборе компенсирующего устройства его мощность должна совпадать с количеством реактивной мощности, которую нужно компенсировать. Перебор или недобор мощности компенсирующего устройства может привести к перекомпенсации и недокомпенсации реактивной мощности, что в свою очередь приведёт либо к штрафным санкциям, либо к увеличению суммарных потерь мощности и энергии в электрических сетях. Принимаем к установке компенсирующее устройство УКБН-0.38-200-50– У3 Так как мощность компенсирующего устройства мала, согласно ПУЭ компенсирующее устройство рекомендуется присоединять непосредственно к шинам ПС.
2.3.Выбор электрооборудования силовой сети цеха	Определение мощности и выбор типа и исполнения электродвигателей   Из ведомости потребителей электроэнергии выписываем статическую мощность Рст. Для вентилятора (№10 по плану) мощность Рст=5,4 кВт Определяем потребную мощность электродвигателей исполнительных механизмов по выражению: Ррасч ≥ Рст ⁄ ήпер, где Рст – заданная мощность на валу механизма, кВт; ήпер =1-передача с помощью муфты; ήпер = 0,98 – для зубчатой передачи. Ррасч ≥ 5,4 ∕ 1 =5,4 кВт. Выбор номинальной мощности производится по условию: Рн д>Ррасч; где Рн д – номинальная мощность двигателя, кВт; Ррасч – расчетная мощность двигателя, кВт; По таблице [3] выбираем номинальную мощность электродвигателя серии АИР с параметрами: АИР112М4 Uн = 380 В; Рн = 5,5 кВт; n2 = 1450 об /мин; cоs φ = 0,85; ή = 87,0%; Iп ⁄ Iн эп = 6,5; Iн эп=Рн/(1,73*Uн* cоs φ * ή)=11,3А. Для остальных электроприёмников выбор электродвигателей осуществляется аналогично. Результаты записаны в таблицу 1.3. Таблица 1.3. Выбор двигателей к электроприемникам № ЭП на плане Исходные данные Технические данные Наименование механизма Количество Рст, кВт Габарит (марка)   Рн, кВт n, мин сos φ КПД Ιп, А Ιн.эп, А Ιн.эп, А 10,18 Вентилятор   5,4 АИР112М4   5,5   0,85 0,87 6,5 11,3 11,17 Горелка     - - - - - - - 6,7,19,20 Смесительный насос   1,3 АИР80МА2 1,5   0,85 0,81 6,5 3,3 1,2 Топливный насос   0,85 АИР80А4   1,1     0,81   0,75   5,5   2,75     3,4,8,9,13,15, 21, 22,24,26 Задвижка   0,1 АИР71В6 0,12     0,66   0,63   4,5   0,44     Предварительный подогреватель     - - - - - - - 12,23 Сетевой насос   17,1 АИР180М6 18,5   0,85 0,9 6,5 36,7 14,25 Газовый блок   0,2 - - - - - - -   Щит котельной   1,0 - - - - - - -