Электроснабжение и электрооборудование насосной станции
ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ РАКЕТНЫХ ВОЙСК
СТРАТЕГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
имени ПЕТРА ВЕЛИКОГО
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«Электроснабжение и электрооборудование
насосной станции»
Группа 5014
Фамилия И.О.
Москва 2012 г.
Содержание
Введение |
3 |
1. Исходные данные для проектирования. Характеристика объекта |
4 |
2. Выбор схемы электроснабжения. Схема силовой распределительной сети напряжением 0,4 кВ. Выбор комплектного электрооборудования |
7 |
3. Расчет электрических нагрузок |
|
3.1. Расчет
электрических нагрузок силового оборудования |
8 |
3.2. Расчет нагрузок электрического освещения |
10 |
4. Расчет
силовой питающей и распределительной
сетей |
16 |
Заключение |
17 |
Литература |
18 |
Введение
Проектирование электроснабжения составляет важную часть проектных работ современных зданий, цехов, складов, магазинов, офисов, квартир, рекламных конструкций и т.п. Разработка проекта электроснабжения требует от проектировщика познаний в области электрики и четкого знания нормативно-технической документации.
Проект электроснабжения выполняется с помощью детальной проработки нагрузок, которые система будет испытывать в процессе эксплуатации, а также прогнозирования перегрузок различного характера, которые могут в ней возникать. Подобный подход к вопросам проектирования электроснабжения позволяет максимально минимизировать риск сбоев в энергообеспечении промышленного объекта, а также создать эффективные системы резервного питания.
Целью данной курсовой работы является проектирование электроснабжения и электрооборудования насосной станции.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
1. Выбор схемы электроснабжения, схемы силовой распределительной сети напряжением 0,4 кВ. Выбор комплектного электрооборудования.
2. Расчет электрических нагрузок силового оборудования напряжением 0,4 кВ.
3. Расчет нагрузок электрического освещения.
4. Расчет силовой питающей и распределительной сетей на напряжение 0,4 кВ.
1. Исходные данные для проектирования. Характеристика объекта
Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения.
НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной линии ЛЭП-35. Трансформаторная подстанция (ТП) насосной станции находится вне здания на расстоянии 10 км.
Потребители ЭЭ по надежности ЭСН относятся к 2 и 3 категории.
Количество рабочих смен – 3.
Основными потребителями являются 5 мощных автоматизированных насосных агрегатов.
Каркас здания и ТП сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый.
Размер здания НС А Х В Х Н = 42 х 30 х 7 м.
Все помещения, кроме машинного зала высотой 2,8 м.
Перечень ЭО насосной станции
Расположение основного ЭО НС показано на плане (рис.1).
Таблица 1. Перечень ЭО
№ на плане |
Наименование ЭО |
Рэп, кВт |
Примечание |
1,2 |
Вентиляторы |
10 |
|
3 |
Сверлильный станок |
2,8 |
1-фазный |
4 |
Заточный станок |
1,8 |
1-фазный |
5 |
Токарно-револьверный станок |
25 |
|
6 |
Фрезерный станок |
8,5 |
|
7 |
Кругошлифовальный станок |
7,8 |
|
8 |
Резьбонарезной станок |
7 |
|
9…11 |
Электронагреватели отопительны |
17,5 |
|
12 |
Кран мостовой |
28,6 кВА |
ПВ = 25 % |
13…17 |
ЭД вакуумных насосов |
5 |
|
18…22 |
Электродвигатели задвижек |
1,5 |
1-фазные |
23…27 |
Насосные агрегаты |
360 |
|
28 |
Щит сигнализации |
1,2 |
1-фазный |
29,30 |
Дренажные насосы |
8,4 |
|
31,32 |
Сварочные агрегаты |
12,5 кВА |
ПВ = 40 % |
Схема стр.131
Насосная станция - это отдельное помещение, в котором необходимо создать условия для работы обслуживающего персонала. Насосы с их приводами являются сильными источниками тепла. Например, некоторые части насосной установки (электродвигателя) нагреты постоянно свыше 100 °С. Эти источники тепла достаточно серьезно влияют на микроклимат внутри насосной станции. В летние месяцы работы насосной станции температура воздуха в помещении может достигать уровня, при котором невозможен комфортный и производительный труд человека. К тому же в любом помещении необходима периодическая замена воздуха.
В конструкциях насосных установок имеется множество металлических деталей, которые при эксплуатации подвергаются термическому и механическому воздействию, и как следствие этого процесса они изнашиваются. Для изготовления простых новых деталей, и поддержания старых в нормальном состоянии, а также для плановых и аварийных ремонтов узлов и агрегатов машин в мастерской устанавливается группа металлообрабатывающих станков и сварочных автоматов. Мостовой кран необходим для замены крупных деталей насосов и электродвигателей.
Таким образом, основными электроприемниками насосной станции являются двигатели приводов насосов, вентиляторов, приводы оборудования мастерской, крановый привод, а также общее освещение производственной площади.
В соответствии с критериями классификации помещений по степени по степени взрыво-, пожаро- и электробезопасности насосная станция относится к объектам, не требующим принятия дополнительных мер безопасности.
2. Выбор схемы электроснабжения.
Схема
силовой распределительной сети напряжением
0,4 кВ.
Выбор комплектного электрооборудования
Согласно исходным данным потребители НС относятся к 2-й и 3-й категориям ЭСН, поэтому выбираем ТП на базе одного трансформатора, но с предусмотренной линией подачи резервного напряжения.
Для питания электроприемников (ЭП) проектируемой
НС применим трехфазную пятипроводную
сеть напряжением 380/220В с
Новое поколение металлоконструкций для низковольтных комплектных устройств шкафного исполнения позволяет изготавливать щиты распределения с элементами управления и измерения. В ГРЩ предусмотрены стойки автоматического ввода резерва (АВР). Щит состоит из 6 секций.
Силовые шкафы подключим к системе электроснабжения по радиальной схеме кабелем марки ВВГ в кабельных каналах.
Схема сети помещения НС определяется технологическим процессом, планировкой помещений, взаимным расположением ЭП, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.
Питание приемников электрической энергии выполняется также кабелем марки ВВГ. В проекте предусматривается освещение помещения. Принимается щит осветительный серии ОЩВ-12 IP54, который подключен к системе электроснабжения КТП кабелем марки ВВГ 3×6 по стене в трубе гофрированной марки 70732. Светильники подключены к системе электроснабжения по радиальной схеме в 2 ряда по 3 светильников в ряду проводом марки ПВС 3×1,5 в трубе гофрированной марки 70732.
3. Расчет электрических нагрузок
3.1 Расчет электрических нагрузок силового
оборудования
напряжением 0,4 кВ.
Выбор всех элементов электроснабжения производится с учетом электрических нагрузок. Проведем расчет по методу коэффициента максимума.
Распределяем ЭП по группам используя табл. 1.5.5 «Технические данные ЭП»:
3-фазные ЭП ДР – 1,2, 13-17,29,30;
3-фазные ЭП КР – 5-8;
3-фазные ЭП ПКР -12;
1-фазные ЭП ДР – 18 – 22, 28;
1-фазные ЭП КР – 3,4;
1-фазные ЭП ПКР – 31,32
Для расчета нагрузок, учитывая расчетную мощность, особенности технологического процесса, планировку помещения, взаимное расположение оборудования, разделим ЭП на 5 групп. Все ЭП распределим по силовым шкафам.
Нагрузка 3-фазного ПКР ( ЭП 12) приводится к длительному режиму:
РH = Р ЭПх =28,6 х = 14,3 кВт
Нагрузка 1-фазного ПКР ( ЭП 31, 32) приводится к длительному режиму:
РH = SH х cosφ х =12,5 х 0,4 x = 3,16 кВт
Распределяем по фазам с наибольшей равномерностью 1-фазные нагрузки:
Фаза А: ЩО РОСВ + РЭП 3 = 5,34 + 2,8 = 8,14 кВт
Фаза В: РЭП 31 + РЭП 32 + Р ЭП 4 = 3,16 + 3,16 + 1,8 = 8,12 кВт
Фаза С: Р ЭП 18-22 + РЭП 28 = 5 х 1,5 + 1,2 = 8,7 кВт
Определяем величину неравномерности:
Н = (РФ. НБ - РФ. НН )/ РФ. НН х 100% = (8,7 – 8,12) / 8,12 х 100% = 73%
Эти нагрузки приводим к условной 3-фазной мощности. При Н ≤ 15 % расчет производим как для 3-фазных нагрузок (сумма всех 1-фазных нагрузок):
РУ(3) = 8,14 + 8,12 + 8,7 = 24,96 кВт
Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется сводная ведомость нагрузок по цеху (табл. 2).
В колонки 1, 2, 3, 5, 6, 7 заносятся исходные данные для проектирования согласно варианту с учетом справочных данных табл. 1.5.1 [1].
Колонка 4:
Определяем суммарную установочную мощность электроприемников Р активные и реактивные мощности Р и Q.
Вычисляем значение
для электроприемников ДЦ и заносим результаты в колонки 9 и 10 соответственно.
Для выбранных групп проводим итоговые расчеты:
Определяем
результат заносим в колонку 8.
Рассчитываем
результат заносим в колонки 9, 10, 11 соответственно.
Вычисляем для силовых шкафов:
результат заносим в колонки 5, 6, 7 для пяти групп соответственно.
По упрощенному варианту с помощью табл. 1.5.2 [1] определяем
результат заносим в колонку 12.
По табл. 1.5.3 [1] определяем
результат заносим в колонку 13.
Рассчитываем
при этом, в соответствии с практикой
проектирования принимаем
=1,1 при
≤10;
=1, при
>10 (колонка 14) и результаты заносим
в колонки 15, 16, 17.
Вычисляем ток на РУ по формуле
результаты заносим в колонку 18.
Определяем потери в трансформаторе по формулам:
, результаты заносим в колонки 15, 16, 17.
Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности:
Выбираем сухой трансформатор ТСЛ (ТСГЛ) – 2500.
3.2. Расчет нагрузок электрического освещения
Освещение промышленных предприятий проектируется таким образом, чтобы достигнуть уменьшения потерь света и оптимального уровня освещенности (согласно МГСН 2.06-99, СНиП 23-05-95) с наивысшей экономической выгодой.
Расчет нагрузок сети освещения сводится к определению установленной мощности сети электроосвещения. Установленная мощность определяется после проведения светотехнического расчета.
Задачей светотехнического расчета является определение системы «вида освещения», выбор типа светильника и источника света, определение единой мощности светильника, их количества и размещения на плане помещения.
Исходными данными являются: назначение объекта и его размеры:
= 42 м– длина;
=30 м– ширина;
= 7 м – высота.
Норма освещенности для данного производственного помещения: = 50Лк.
Для помещения НС выбираем рабочее равномерное общее освещение, а также аварийное освещение.
Машинный зал и служебные помещения НС имеют различную высоту, поэтому расчет проведем для каждого помещения НС в отдельности.
Машинный зал:
= 30 м– длина;
=24 м– ширина;
= 7 м – высота.
В качестве светильников выбираем светильники типа РСП под лампы, с КСС в нижнюю полусферу с классом Д (относительные энергетическое наивыгоднейшие расстояния между светильниками к=1,6…2,1).
Рассчитываем высоту подвеса светильников:
Hp= – – = 7- 0,7- 0 = 6,3 м,
где = – высота помещения;
= 0,7 м– расстояние от светильника до потолка.
= 0 – высота рабочей поверхности (пол).
Рассчитываем расположение и количество светильников:
Расстояние между светильниками в ряду:
L = кHp= (1,6…2,1)х 6,3 = 12 м.
Расстояние от края светильника до стен:
l = 0,5 L = 0,5 х 12 = 6 м
Количество светильников в ряду:
na= (А- 2l)/L + 1= (30-2 х 6)/ 12 + 1=3шт
Количество рядов:
nв= (В- 2l)/L + 1= (24-2 х 6)/ 12 + 1=2шт
Общее количество светильников:
Nсв= naxnв = 3х2 = 6шт
Расстояние между светильниками в одном ряду:
LA= (А- 2l)/(na- 1)=(30-2х6)/ (3-1) = 9 м
Расстояние между рядами:
LВ= (В- 2l)/(nв- 1)=(24-2х6)/ (2-1) = 12 м
Определяем индекс помещения:
По табл. 1.9.3[3] определяем приблизительные значения коэффициентов отражения пола стен и рабочей поверхности ( = =0,5 =0,1) и, зная величину показателя помещения , по табл. 1.9.5[3] находим коэффициент использования светового потока U = 85%
Рассчитываем световой поток одной лампы:
Фл= EнSKзZ/UNсв= 50х24х30х1,5х1,1/0,85х6= 11647 лм,
где, Eн – нормированная освещенность, лк(табл.3 [4]);
S=A×B – площадь помещения, м2;
K=1,5 – коэффициент запаса (табл.3 [5]);
Z=1,1 – коэффициент неравномерности распределения освещенности (п.1.95[3]);
U – коэффициент использования светового потока (табл. 1.9.5[3]);
Nсв – общее количество светильников.
По рассчитанному значению подбираем лампу, световой поток которой не должен отличаться более, чем на (–10 … +20)%.
Так как в помещении НС не требуется правильной цветопередачи и система освещения общая, выбираем энергосберегающую люминесцентную лампу ДРЛ 250, мощностью 250Вт, с постоянным световым потоком 13000 лм срок службы лампы не менее 18000 часов. Лампы ДРЛ размещены в светильниках типа РСП DxH=610x670 мм. Данный тип светильника имеет косинусную кривую силы света.
Рассчитываем полную мощность осветительной установки для машинного зала:
Р уст= Р лх Nсв= 250 х 6 = 1500 Вт
Установленная мощность ряда:
Рр= Рлх Nсвр= 250 х 3 = 500 Вт
Расчетный ток ряда:
Iр = Рр\(Uф соsφ) = 500/ (220х0,85) = 2,67 А.
Светильники подключены к системе электроснабжения по радиальной схеме в 2 ряда по 3 светильников в ряду проводом марки ПВС 3×1,5 в трубе гофрированной марки 70732.
Аналогичные расчеты проведем для других производственных помещений, вспомогательных и бытовых помещений НС.
Сварочный пост
= 6 м– длина;
=4 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
Рассчитываем высоту подвеса светильников:
Hp= – – = 2,8 - 0,1- 0 = 2,7 м,
где = – высота помещения;
= 0,1 м– расстояние от светильника до потолка.
= 0 – высота рабочей поверхности (пол).
В качестве источника света выбираем светильники люминесцентные с диффузионным отражателем, 2-х ламповые, ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт, со световым потоком 2320 лм после 4000 ч горения.
Выбираем Е=100 лк.
Из таблиц находим ρс=ρп=50%, ρп= 30%
= 6×4/(2,7×(6+4))=0,89
Из таблицы (1.9.5 [3]) U = 34%, тогда
NсвФл= EнSKзZ/U=100х24х1.5х1.1/0,34 =11647 лм
Nсв=11647/2320 = 5ламп необходимо.
Выбираем для освещения сварочного поста 3 светильника общей мощностью 3×160=480Вт.
Агрегатная
= 18 м– длина;
=6 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт.
Выбираем Е=50 лк.
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 1,67
Из таблицы (1.9.5 [3]) U= 49%, тогда
NсвФл=18183,7лм
Nсв=18183,7/2320 = 7,84 - 8ламп необходимо.
Выбираем для освещения аппаратной4светильника, общей мощностью 4×160=640Вт.
Склад
= 9 м– длина;
=3 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2.Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт, (табл. 17.3).
Выбираем Е=50 лк
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 9х3/(2,7×(9+3))=0,83
Из таблицы (1.9.5 [3]) U = 32%, тогда
NсвФл=6960,1лм
Nсв=3
Выбираем для освещения склада2 светильника, общей мощностью 2×160=320Вт.
Кабинет начальника, бытовка, вентиляционная
= 6 м– длина;
=3 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт.
Выбираем Е=50 лк
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 0,74
Из таблицы (1.9.5 [3]) U= 28%, тогда
NсвФл=5303,6лм
Nсв=2,3
Выбираем для освещения данных помещений по 1светильнику общей мощностью 160×3=480 Вт.
Щитовая, комната обслуживающего персонала
= 6 м– длина;
=6 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт.
Выбираем Е=50 лк
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 1,11
Из таблицы (1.9.5 [3]) U= 39%, тогда
NсвФл=7615лм
Nсв=3,28
Выбираем для освещения данных помещений по 2светильника общей мощностью 2х160×2=640 Вт.
Ремонтный участок
= 12 м– длина;
=6 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт.
Выбираем Е=100лк
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 1,48
Из таблицы (1.9.5 [3]) U = 47%, тогда
NсвФл=25276,59лм
Nсв=10
Выбираем для освещения ремонтного участка5светильников общей мощностью 5х160=800Вт.
Помещение с обогревательными приборами
= 12 м– длина;
=6 м– ширина;
= 2,8 м – высота.
В качестве источника света выбираем светильники ОД-2. Используем лампы ЛДЦ, мощностью 80 Вт.
Выбираем Е=50 лк
Из таблиц находим ρс, ρп=50%
= 1,48
Из таблицы (1.9.5 [3]) U = 47%, тогда
NсвФл=12638,3лм
Nсв=5,45
Выбираем для освещения данного помещения3светильника общей мощностью 3х160=480 Вт.
Полная мощность осветительной установки служебных помещений НС составляет 3,84 кВт.
Итого на основное освещение необходима мощность 5,34 кВт.
Для аварийного освещения выбираем лампы типа ЛН. Норма освещенности аварийного освещения составляет не менее 5% от нормы рабочего освещения, то есть:
Е= 5% = 50 0,05=2,5 лК.
Используем светильники рабочего освещения НСП 20-100-11, класс светораспределения – П, степень защиты светильника IP-52.
Выбираем лампы типа ЛОН-100 с номинальным световым потоком 1350 лм.
Определим количество светильников для аварийного освещения:
Nсв= EнSKзZ/UФл=2,5 24 30 1,1 2/(0,87 1350)=3,37 4.
Рассчитаем осветительную сеть аварийного освещения. Общая мощность световой установки аварийного освещения:
=4 100=400 Вт.
Выбираем провод марки ПВС 3×1,5.
Осветительную нагрузку служебных помещений разбиваем на линии:
- Машинный зал.
Длина линии – 32 метров.
Установленная
мощность линии -1,5 кВт.
Расчетный ток линии – 8 А
2. Кабинет начальника, бытовка, комната обслуживающего персонала, сварочный пост.
Длина линии – 30 метров.
Установленная
мощность линии -1,12 кВт.
Расчетный ток линии – 6 А
3. Агрегатная.
Длина линии – 42 метра.
Установленная
мощность линии – 0,64 кВт.
Расчетный ток линии –
3,49 А
4. Щитовая, помещение с обогревательными приборами, ремонтный участок, склад, вентиляционная.
Длина линии – 42 метра.
Установленная мощность линии – 2,08 кВт.
Расчетный ток линии – 11,1 А.
5. Аварийное освещение.
Длина линии – 30 метров.
Установленная мощность – 0,4 кВт.
Расчетный ток линии – 2,1 А
Выбираем провод марки ПВС 3×1,5.
Выберем щит осветительный.
При выборе осветительного щита необходимо чтобы выполнялось условие:
где – номинальный ток щита осветительного, А;
– расчетный ток питающей линии, А.
=8+6+3,49+11,1+2,1=30,69А.
Для сети освещения выберем щит серии ОЩВ-12 IP54.
Таблица 3 - Технические данные щита осветительного на напряжение 380/220В.
Тип |
№ линии |
Автоматический выключатель | |
Тип |
Номинальный ток, A | ||
Щит освещения ОЩВ-12 IP54 |
1 |
С10А |
10 |
2 |
С10А |
10 | |
3 |
С6А |
6 | |
4 |
С16А |
16 | |
5 |
С6А |
6 | |
4. Расчет силовой питающей и распределительной сетей
на напряжение 0,4 кВ
Задачей расчета является определение марки и сечения проводов питающих линий.
Расчет производится по отдельным приемникам.
Сечение питающего проводника выбирается по условию
Iрасч≤Iуст≤Iдоп
Ток расчётный определяется по формуле:
Сечение кабеля выбираем в соответствии с ПУЭ (табл.1.3.7[2]).
Определяем ток автоматического выключателя по формуле:
Таблица 4 - Распределительные линии
Наименование линии |
IрасчА |
Iдоп, А |
Марка кабеля |
Iуст, А |
|
Кран мостовой |
4,85 |
19 |
ВВГ 5х2,5 |
5,8 |
Насосный агрегат |
684,51 |
880 |
ВВГ 5х240 |
821,4 |
Сварочные агрегаты |
12,02 |
19 |
ВВГ 3х2,5 |
14,4 |
Дренажные насосы |
15,97 |
27 |
ВВГ 5х4 |
19,2 |
ЭД вакуумных насосов |
9,51 |
19 |
ВВГ 5х2,5 |
11,4 |
Электронагреватели отопительны |
28,02 |
42 |
ВВГ 5х10 |
33,6 |
РП-1 |
130,89 |
170 |
ВВГ 5х95 |
157,1 |
Вентиляторы |
19,01 |
27 |
ВВГ 5х4 |
22,8 |
Токарно-револьверный станок |
76,06 |
110 |
ВВГ 5х50 |
91,3 |
Фрезерный станок |
25,86 |
32 |
ВВГ 5х6 |
31,0 |
Кругошлифовальный станок |
23,73 |
32 |
ВВГ 5х6 |
28,5 |
Резьбонарезной станок |
21,3 |
27 |
ВВГ 5х4 |
25,6 |
Электродвигатели задвижек |
6,82 |
19 |
ВВГ 3х2,5 |
8,2 |
Сверлильный станок |
12,73 |
19 |
ВВГ 3х2,5 |
15,3 |
Заточный станок |
8,18 |
19 |
ВВГ 3х2,5 |
9,8 |
РП-2 |
93,06 |
140 |
ВВГ 5х70 |
111,67 |
Щит сигнализации |
5,45 |
19 |
ВВГ 3х2,5 |
6,5 |
Щит освещения |
24,27 |
32 |
ВВГ 3х6 |
29,1 |