Электроснабжение предприятий. 2

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНАЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

КАФЕДРА ПЭЭ АПК 
 

Курсовой  проект

По дисциплине «Электроснабжение» 

Электроснабжение  сельскохозяйственного объекта 

Вариант 8 
 
 
 

Выполнил  студент   _______ Панков С.В. 
 

     Проверил          _______  Шевченко М.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Благовещенск, 2011 г.

  1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

     Таблица 1 - Исходные данные

№ п/п Наименование Рн, кВт n, шт kи cosφ tgφ Примечание
  1  2  3 4  5  6  7 
Служебное помещение
1 Настольно-сверлильный  станок 1,5 1 0,14 0,6 1,33 1-фазное 
2 Заточный станок 2,3 2 0,14 0,6 1,33 1-фазное  
  Клепальная  машина 5 1 0,14 0,6 1,33  
Аккумуляторная
3 Зарядное устройство 2 2       1-фазное   
Сварочный цех
 
5		 Сварочные агрегаты 14 2 0,35 0,55 1,51 ПВ=40%
6 Токарные станки импульсной наплавки 12,3 1 0,35 0,55 1,51  
7 Электропечи сопротивления  75 2 0,55 0,95 0,33  
8 Вентиляционная  установка 6 1 0,65 0,8 0,75  
Сборочный цех
9 Сверлильные станки 3,4 3 0,14 0,6 1,33 1-фазное   
10 Расточные станки 11,5 2 0,25 0,65 1,17  
11 Тельфер 5 1 0,06 0,45 1,98  
12 Фрезерные станки 7,5 2 0,14 0,6 1,33  
13 Автомат болтовысадочный 4 1 0,23 0,65 1,17  
Токарный  цех
14 Преобразователи сварочного типа ПСО-300 14 2 0,3 0,35 2,67 1-фазное
15 Токарные станки 17 4 0,14 0,6 1,33  
16 Кран-тележка 2,2 1 0,06 0,45 1,98 ПВ=60%
17 Продольно-фрезерный  станок 24,5 2 0,14 0,6 1,33  
18 Карусельный фрезерный  станок 12 2 0,14 0,6 1,33  
19 Электропечи сопротивления 42 1 0,55 0,95 0,33  
20 Круглофлифовальные  станки 10 2 0,14 0,6 1,33  
21 Прессы кривошипные 20 2 0,3 0,65 1,17 ПВ=60%
Ремонтно-механический цех
22 Кран-балка 7,1 1 0,06 0,45 1,98 ПВ=60%
23 Расточные станки 7,5 2 0,14 0,6 1,33  
24 Сверлильные станки 3,4 2 0,14 0,6 1,33 1-фазное
25 Резьбонарезные  станки 8,1 2 0,24 0,65 1,17  
26 Заточные станки 2,5 2 0,14 0,6 1,33 1-фазное
27 Закалочная  установка 25 1 0,55 0,95 0,33  
28 Станок наждачный 1,6 2 0,14 0,6 1,33 1-фазное
Вентиляционная  камера
29 Вентилятор  вытяжной 23 4 0,65 0,8 0,75  
 
 
Продолжение таблицы 1
Моечная
30 Насосы 5 3 0,65 0,8 0,75  
Покрасочная
31 Компрессоры 8 2 0,65 0,8 0,75  
32 Насосы 3 3 0,65 0,8 0,75  
Ремонтная мастерская
33 Вентилятор  приточный 4,5 2 0,65 0,8 0,75  
34 Зубофрезерный станок 27 2 0,14 0,6 1,33  
35 Болтонарезные станки 3,2 2 0,24 0,65 1,17  
36 Заточные станки 2,5 2 0,14 0,6 1,33 1-фазное
37 Тельфер 3 2 0,06 0,45 1,98  
38 Сварочные трансформаторы 22 кВА 2 0,35 0,55 1,51 1-фазное

ПВ=4%

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

Курсовой  проект 55с., 5 рис., 11 табл., 6 источников, 2л. графического материала.

     ТРАНСФОРМАТОРНАЯ  ПОДСТАНЦИЯ, КОМПЕНСАТОР, РАСЧЕТНАЯ (МАКСИМАЛЬНАЯ) МОЩНОСТЬ, ПОЛНАЯ РАСЧЕТНАЯ МОЩНОСТЬ, ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ, ОТКЛОНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

     Выполнить проект здания, включающий в себя: расчет электрических нагрузок, выбор места расположения трансформаторной подстанции, выбор схемы электрических сетей 0,38 кВ, расчет нагрузки сети 0,38 кВ и выбор сечения проводов, выбор мощности трансформатора, выбор компенсатора, определение допустимых потерь напряжения в сетях 0,38 кВ и проверка по ним выбранного сечения проводов, расчет токов короткого замыкания и выбор защитной аппаратуры, расчет заземления подстанции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные                                                                                        2

Реферат                                                                                                         4

Содержание                                                                                                  5

Введение                                                                                                                        7

2. Расчетные нагрузки                          8

     2.1 Расчет электрических нагрузок в сети трехфазного тока

       напряжением до 1 кВ методом упорядоченных диаграмм       8

     2.2 Определение расчетных электрических нагрузок от одно-

           фазных приемников                                                                                12

     2.3 Определение расчетных электрических нагрузок

          осветительной сети                                                                                  14

     2.4 Расчетные нагрузки в сетях 0,38 кВ и на шинах 0,38 кВ ТП   14

3. Расчет и выбор компенсирующего устройства      20

4 Выбор мощности трансформатора на ТП 10/0,4 KB                                23

5. Определение местоположения подстанции       25

6. Схемы цеховых электрических сетей       29

7. Расчет электрических сетей переменного тока

    напряжением до 1 кВ                        34

     7.1 Особенности расчета цеховых электрических сетей                                          34

      7.2 . Расчет электрических сетей переменного тока

                  напряжением до 1 кВ по условиям нагрева и защиты                  35

       7.3 Проверка выбранного сечения по допустимой потере

                 напряжения                                                                                         36 

       7.4 Таблица отклонений напряжения                                                                                  38

       7.5 Проверка сети 0,38 на колебания напряжения при пуске

                 Электродвигателя                                                                                38   

8. Расчет  токов короткого замыкания      41

9. Выбор защитной аппаратуры       46

            9.1 Выбор предохранителей                                           46

        9.2 Выбор автоматических выключателей                                      48

10. Расчет защитного заземления                                                                 50

           10.1 Расчет искусственного заземлителя                                          52

Список литературы           55 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Правила устройства электроустановок разделяют  электроустановки по номинальному напряжению на две группы: до 1 кВ и выше 1 кВ. В условиях эксплуатации электроустановки напряжением до 1 кВ обслуживают электрики цехов промышленного предприятия, напряжением выше 1 кВ - электротехнический персонал цеха (участка) сетей и подстанций предприятия. В проектных институтах проектирование электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии осуществляется отделом электрооборудования, а проектирование распределительных сетей 6-10, линий и подстанций, питающих предприятие, - отделом электроснабжения. В связи с этим в настоящем методическом указании излагается комплекс вопросов по проектированию системы электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии на напряжение до 1 кВ.

     Ставилась цель: студент должен уметь применить  теоретические знания в практическое их использование, поэтому материал излагается в таком объеме и такой последовательности, что, имея план расположения электрооборудования в цехе, зная условия среды, технологию производства и располагая значениями установленных мощностей электроприемников, можно спроектировать все элементы цеховой сети напряжением до 1 кВ, а также рассчитать количество и мощность трансформаторов цеховых подстанций с учетом использования компенсирующих устройств. При проектировании электрооборудования цеха компенсирующие устройства выбирались одновременно со всеми элементами системы электроснабжения на напряжение до 1 кВ, учитывая снижение токов, протекающих по сети от источника питания до электроприемников, за счет использования средств компенсации реактивной мощности. 
 
 
 
 

2    РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

     Решение задач повышения эффективности  и надежности работы системы электроснабжения тесно связано с вопросами расчета и прогнозирования электрических нагрузок. Применение более точных методов расчета электрических нагрузок позволяет рационально использовать элементы электрических сетей, снизить установленные мощности силовых трансформаторов. Расчет электрических нагрузок занимает важное место при проектировании электроснабжения промышленного предприятия. Так как их определение является одним из первых этапов проектирования, значение электрических нагрузок существенно влияют на выбор всех элементов системы электроснабжения.

     Указания  по проектированию электроснабжения промышленных предприятий рекомендуют для определения нагрузок при расчете цеховых цепей метод упорядоченных диаграмм. 

     2.1 Расчет электрических нагрузок в сети трехфазного тока напряжением до 1 кВ методом упорядоченных диаграмм.

     Данные  по расчету электрических нагрузок заносятся в «Сводную ведомость нагрузок по объекту» (таблица 2.4)

     При расчете электрических нагрузок производственных потребителей используется метод упорядочных диаграмм. Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных расчетных нагрузок группы электроприемников.

                      Максимальная активная нагрузка  Рм, кВт      

                                       

                                                 (2.1)

Км – коэффициент  максимума активной нагрузки (приложение 1)

Рсм – средняя  активная мощность за наиболее нагруженную  смену, кВт

Для токарного станка

 

                                              

                                             (2.2)

Км̕ – Коэффициент максимума реактивной нагрузки

(при  nэ<10 Км̕=1,1; nэ>10 Км̕=1,0)

nэ – эффективное число электроприемников;

Qсм – средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.

Для токарного станка

Средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену  Рсм,  кВт определяется по формуле

                                           

,                                           (2.3)

где Ки – коэффициент  использования электроприемников

Рн – номинальная  активная групповая мощность, приведенная  к длительному режиму, без учета  резервных электроприемников, кВт.

Для токарного станка

Средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену  Qсм , кВар определяется по формуле

                                             

                                              (2.4)

- коэффициент  реактивной  мощности.

Для токарного станка

                           

      

Для определения  эффективного числа электроприемников  рекомендуется пользоваться упрощенными способами, допустимая погрешность которых лежит в пределах ±10%.

Таблица 2.1 –  Упрощенный вариант вычисления эффективного числа электроприемников.

n Ки.ср m Рн Формула для  вычисления nэ
       Продолжение таблицы 2.1
<5 ≥0,2 ≥3 переменная
 

Средний коэффициент  использования группы электроприемников  Ки.ср определяется по формуле

                                                 

,                                                 (2.5)

Где  РсмΣ – сумма активных мощностей за смену в группе электроприемников, кВт;

РнΣ – сумма номинальных мощностей в группе, кВт.

Для токарного цеха

Остальные расчеты сводим в  таблицу 2.2

Таблица 2.2

 
Вид помещения		 Ки.ср РнΣ, кВт РсмΣ, кВт
Служебное помещение 0,14 8,8 1,232
Сварочный цех  0,5 107,3 54,105
Сборочный цех 0,2 31,4 5,621
Токарный  цех 0,28 141,7 49,61
Ремонтно-механический цех 0,33 55,2 18,25
Вентиляционная  камера 0,65 23 14,95
Моечная 0,65 5 3,25
Покрасочная 0,65 11 3,25
Ремонтная мастерская 0,32 62,2 20,103
 

Показатель  силовой сборки m в группе определяется по формуле

                                                     

                                                  (2.6)

где  - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

Для токарного цеха

Максимальная  полная нагрузка Sм, кВА определяется по формуле

                                             

                                              (2.7)

Для токарного станка

Приведение  мощностей 3-фазных электроприемников  к длительному  режиму:

- электроприемники  длительного режима  работы (ДР)

                                                 Рн=Рn;                                                           (2.8)

  - электроприемники  повторно-кратковременного  режима работы (ПКР)

                                                 

                                         (2.9)

     Сварочные агрегаты

     

     Кран-тележка

     

     Прессы  кривошипные

     

     Кран-балка

     

Где Рн, Рn – приведенная и паспортная активная мощность, кВА;

ПВ  – продолжительность включения. 

2.2 Определение расчетных  электрических нагрузок  от однофазных  приемников

     Электрические нагрузки электроприемников (ЭП) однофазного  тока должны быть распределены равномерно по фазам.

Однофазные  ЭП, включенные на фазные и линейные напряжения и распределенные по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных электроприемников в группе, учитываются как трехфазные электроприемники той же суммарной мощности. Если неравномерность превышает 15%, условная трехфазная номинальная мощность принимается равной утроенной величине нагрузки наиболее загруженной фазы.

     При числе однофазных ЭП до трех с достаточной  для практических целей точностью условная трехфазная номинальная мощность Рн.у , кВт

определяется  следующими способами:

- при  включении ЭП на фазное напряжение

                                                    

                                               (2.12)

где Ринф - номинальная мощность максимально нагруженной фазы, кВт;

Величина    nэ     при     определении    Км      для     однофазных    ЭП определяется по формуле

                                                

                                                (2.13)

где ΣРно - сумма номинальных мощностей однофазных ЭП данного

расчетного  узла, кВт;

 Р но.max  -   номинальная   мощность   наибольшего   ЭП   однофазного

тока, кВт. 

Служебное помещение

Аккумуляторная

Токарный  цех

Ремонтно-механический цех

Ремонтная мастерская

 

Расчет электроприемников  ПКР производится после приведения к длительному режиму. 
 
 

2.3 Определение  расчетных электрических нагрузок  осветительной сети

     В процессе эксплуатация к осветительным установкам (ОУ) предъявляются повышенные требования по качеству электроэнергии, особенно на производствах с высоким разрядом зрительных работ.

Электрические ОУ представляют собой однофазную нагрузку, однако благодаря незначительной мощности электроприемника (от 10 до 1500 Вт) в электрической сети при правильной группировке светильников можно достичь достаточно равномерной нагрузки по фазам (с несимметрией не более 5-10%). Характер нагрузки равномерный, без толчков, но ее величина изменяется в зависимости от времени суток, года. Частота тока, как правило, 50 Гц, коэффициент мощности для ламп накаливания равен 1,0, для люминесцентных и других - примерно 0,6.

     Для определения общих нагрузок по трансформатору или подстанции в целом к силовым нагрузкам необходимо добавить осветительную нагрузку.

Для определения  осветительной нагрузки необходимо произвести светотехнический расчет с целью определения установленной мощности осветительного оборудования. В практике расчета общего электрического освещения помещений наиболее распространены следующие методы расчета: точечный метод, подразделяемый в зависимости от вида излучателей на методы пространственных (лампы накала, ДРЛ) и линейных (люминесцентные) изолюкс, метод коэффициента использования светового потока осветительной установки и метод удельной мощности.

2.3.1 Размещение светильников в помещении

Основная  задача проектирования осветительной  установки - это обеспечение заданного  уровня освещенности и необходимого качества освещения при наименьшем суммарном световом потоке источников, то есть при наименьшей установленной мощности. Решение задачи зависит от светораспределения применяемых светильников и их размещения на плане помещения, что определяется следующими размерами: Н - высота помещения, м; hc - высота свеса светильника, м; hp.y - высота рабочего уровня, м;   hp - расчетная высота установки светильника.

Данное  помещение имеет габариты:

      А - длина помещения, 143 м

      В - ширина помещения, 45 м

      Н - высота помещения, 4 м

Уровень освещенности помещения (цеха)  не менее 100лк ( = 100 лк)

Расчетная высота подвеса светильников , м

                            = – ( ),     (2.17)

где Н  - высота помещения, м;

      h - высота свеса светильников, м;

      hоб - высота оборудования, hоб = 0,8 м.

    Высота  подвеса светильников рассчитывается с учетом того, что высота свеса  светильников h = 0

                            = 4 – (0 + 0,8) = 3,2 м

Расстояние  между светильниками L, м [13]

                                                   L = l · ,       (2.18)

где l - относительное расстояние между светильниками; l = 1.6

                               L = 1.6 · 3,2 = 5.12 м

    По  известному   расстоянию между  светильниками и размерами помещения определяем число рядов светильников, Nв   

                                               

,                                                (2.19)

где   l   -  расстояние от крайнего светильника до стены, м

                                              l = 0,4 · 5,12 = 2,1 м

                                           шт

принимаем Nв = 9 рядов.

Расстояние  между рядами светильников Lв, м

                                   ,                                                  (2.20)

                м 

Число светильников в ряду Na

                                  ,      (2.21) 

где А- длина помещения 

                шт   

Расстояние  между светильниками в ряду , Lа, м

                                  ,      (2.22)

                           м

Количество светильников, N

                                               N = Na · Nв ,                                                 (2.23)

                                              N = 9 · 28 = 252 шт.       

    Для определения коэффициента использования  светового потока необходимо определить индекс помещений, i

                                 ,     (2.24)

                   

    С учетом значения индекса помещения  коэффициент использования светового потока h = 0,69 .