Электроснабжение силового электрооборудования производственного цеха завода по ремонту горно транспортного оборудования
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Екибастузский политехнический колледж
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЦЕХА ЗАВОДА ПО РЕМОНТУ ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Пояснительная записка
ПКТЭ.3312002.003-10.ПЗ
Руководитель
______ Г.В.Ждановская
26.02.10.
Учащийся группы
МЭЭП 07/9
_______ Д.Ю.Осьмухин
25.02.10
2010
СОДЕРЖАНИЕ
Задание на курсовой проект
Введение
1 Общая часть. Подсчёт максимальной потребляемой мощности 5
1.1 Определение максимальной потребляемой мощности
1.2 Построение картограммы
2 Схема электроснабжения цеха
2.2 Описание выбранной схемы электроснабжения 9
3 Конструктивное выполнение силовой
сети
3.1 Распределение энергии низшего напряжения при помощи
шинопроводов
3.2 Распределение энергии низшего напряжения при
помощи индивидуальной радиальной схемы
4 Расчёт силовой сети
4.1 Выбор сечения проводов линий
электропередачи
4.2 Выбор и проверка шин
4.3 Выбор и проверка
4.4 Выбор и проверка выключателей
5 Расчёт и выбор типа компенсирующего
устройства
5.1 Расчёт компенсирующего устройства
5.2 Выбор типа комплектной
6 Мероприятия по технике безопасности
6.1 Правила техники безопасности при эксплуатации
электроустановок
6.2 Расчёт и выбор заземляющего
устройства
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
С созданием таких электростанций, как Экибастузская ГРЭС-1, ГРЭС-2, Ермаковская ГРЭС и линии электропередач постоянного тока, у которых нет аналогов в мире, наметился рост в развитии электроэнергетики Казахстана. В данный момент на территории РК функционируют 60 электростанций. Одни из крупнейших представителей: Бухторминская, Усть-каменогорская и Копшигайская ГЭС. В то же время 90% электроэнергии Казахстана вырабатывают ТЭС, работающие на углях Экибастузского, Майкубенского и Торгайского бассейнов. Сегодня Экибастуз является центром топливо-энергетического комплекса РК. В среднем сейчас в Казахстане одна электростанция вырабатывает до 4000 МВт, что является огромной концентрацией энергопроизводящей мощности.
Для управления всей энергосистемой была создана ЕЭС – Единая энергетическая система. ЕЭС Казахстана находится под управлением ОАО «KEGOC». ЕЭС РК сотрудничает с энергосистемами России, Центральной Азии, что способствует возможному взаимообмену электроэнергией.
В Программе «Казахстан 2030» Н.А. Назарбаев отметил, что при таких запасах энергетических ресурсов, как в Казахстане, необходимо при помощи иностранных инвестиций создавать и развивать энергетическую структуру своей страны. В своём послании 2008г. Назарбаев сказал: «Правительство должно сконцентрировать свои усилия на внедрении энергосберегающих и экологически чистых технологий».
Государственная программа « Энергоснабжение РК на 2008-2015 годы», должна работать по двум направлениям:
-энергоснабжение в сфере потребления;
-энергосбережение при производстве и распределении энергоресурсов.
В послании Президента «Новое десятилетие – новый экономический подъём – новые возможности Казахстана» от 29.01.2010г. было сказано много об электроэнергетике РК: « В предстоящие 5 лет будет введён в эксплуатацию ряд крупных электроэнергетических станций – Балхашская ТЭС, Мойнакская ГЭС и новый блок Экибастузской ГРЭС-2. Индустриальное развитие – это наш шанс в новом десятилетии, новые возможности для развития страны. Центр энергетических исследований будет заниматься вопросом возобновляемой энергетики, физики и техники высоких энергий».
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ. ПОДСЧЁТ МАКСИМАЛЬНОЙ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ
1.1 Определение максимальной потребляемой мощности
Подсчёт максимальной потребляемой мощности производится следующим образом:
Эффективное число электроприёмников определяется по формуле
(1.1)
где - суммарная номинальная, т.е. установленная мощность приёмников электроэнергии;
- номинальная мощность самого крупного приёмника электроэнергии в группе. Принимается .
По графику зависимости коэффициента максимума активной нагрузки от коэффициента использования активной мощности и эффективного числа приёмников при заданном и найденном определяется коэффициент максимума активной нагрузки. .
Коэффициент заполнения графика нагрузки определяется по формуле
(1.2)
Средняя нагрузка за смену с учётом индивидуального графика активной нагрузки определяется по формуле
(1.3)
Расчётные активная и реактивная нагрузки определяются по формулам
(1.5)
где - коэффициент формы графика нагрузки. Принимается
Максимальная потребляемая мощность определяется по формуле
(1.6)
1.2 Построение картограммы нагрузок
Расположение трансформаторной подстанции по картограмме нагрузок находится следующим образом: на территории цеха размещается оборудование, которое обозначается произвольными прямоугольниками (рисунок1.1). Находятся центры всех прямоугольников, обозначенные точками Находится центр всей территории После этого определяются площади каждого прямоугольника, которые обозначаются точками Площадь всей территории обозначается По системе координат находятся расстояния и
Полученные на картограмме нагрузок расчётные координаты заносятся в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 Расчётные данные для построения картограммы нагрузок
Параметр |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
A |
459 |
10 |
9 |
16,25 |
13,75 |
11,25 |
35 |
7,5 |
30 |
x |
8,5 |
4,5 |
9,5 |
13,2 |
4,2 |
9,7 |
4,5 |
9,5 |
13,5 |
y |
13,5 |
24 |
23,5 |
21,8 |
17,7 |
17,2 |
8,5 |
7,7 |
9 |
2 СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА
2.1 Теоретическое обоснование схем внутреннего электроснабжения
Существуют схемы электроснабжения: радиальные, магистральные и смешанные.
Радиальная схема (рисунок 2.1) очень простая, надёжная, для подачи питания прямо к цеховой подстанции не требует разветвлений на дополнительные потребители и в большинстве случаев позволяет использовать упрощенные схемы первичных коммутаций подстанций нижнего уровня. При аварийном отключении радиальной схемы на потребителях это не отразится. Недостатками радиальной схемы является высокая стоимость по сравнению с магистральной схемой и большой расход коммутационной аппаратуры.
Рисунок 2.1 Радиальная схема питания электроприёмников
Преимуществами магистральной схемы (рисунок2.2) являются лучшая загрузка магистральной линии по току, меньшее число коммутационных аппаратов, уменьшенный расход цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. Недостатком такой схемы является сложная схема первичной коммутации подстанций нижнего уровня и низкая надёжность.
Рисунок 2.2 Магистральная схема питания электроприемников
Смешанная схема (рисунок2.3) сочетает в себе элементы радиальной и магистральной схем и позволяет лучше использовать преимущества тех и других.
Наиболее
рациональным выбором из схем
электропитания предприятия
Рисунок 2.3 Смешанная схема питания электроприемников
2.2 Описание выбранной схемы электроснабжения
Электроснабжение цеха осуществляется от цеховой трансформаторной подстанции, расположенной на территории цеха, которая получает питание от главной понизительной подстанции. От цеховой трансформаторной подстанции электроэнергия поступает на распределительные шкафы. Распределительные шкафы в свою очередь, питают силовое оборудование цеха: питает пресс гидравлический одностоечный П6332 и токарно-винторезный станок 16К40Ф101 общей мощностью 48,45 кВт; питает балансировочный станок 9719 и точильно-шлифовальный станок 3Т634 общей мощностью 71,64 кВт; питает токарно-винторезный станок с устройством цифровой индикации и продольно-строгальный станок общей мощностью 27,8 кВт; питает намоточный станок ТТ-21 и ножницы кривошипные общей мощностью 22,15 кВт. Данные электроприемники относятся ко второй группе надежности. Помещение, в котором установлено данное станочное оборудование, относится к категории пыльных помещений. Исходя из этого выбирается смешанная схема питания потребителей. Данная схема содержит заземлители, предохранители, разъединители, силовые трансформаторы.
Для защиты электроустановок от действия электрического тока применяют заземляющие устройства. Заземляющее устройство - это совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Оно предназначено для создания надежных малоомных заземлений определенных частей электрических машин, аппаратов, токопроводов и молниеотводов с целью обеспечения требуемых режимов работы электроустановок, защиты персонала от поражения электрическим током грозозащиты и защиты от перенапряжений.
Плавкие предохранители - это коммутационные аппараты, предназначенные только для отключения токов короткого замыкания и перегрузки (сверхтоков). Цепь разрывается в результате нагревания и расплавления плавкой вставки с образованием электрической дуги и быстрым погашением её. Таким образом, плавкий предохранитель любой конструкции должен иметь плавкую вставку, которая пригорает быстрее, чем успевает повредиться какой либо другой элемент защищаемой цепи. В предохранителе должно быть устройство для гашения дуги.
Смешанные схемы целесообразно применяются для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по площади цеха, а так же для питания второй группы электроприемников, принадлежащих к одной линии.
3 КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ СИЛОВОЙ СЕТИ
3.1 Распределение энергии низшего напряжения при помощи шинопровода
Распределение и передача электроэнергии к потребителям производится электросетями. Правильно выбранная схема электрической сети должна отвечать требованиям надёжности питания потребителей электроэнергии, удобства и наглядности в эксплуатации. Все затраты проводникового материала, потери электроэнергии и на её сооружение должны быть минимальными. Электроснабжение от энергосистемы производится по двум схемам: глубокого ввода двойной магистрали напряжением 35 – 220 кВ на территорию предприятия с подключением отпайкой от обеих цепей нескольких пар трансформаторов; с одной мощной ГПП на всё предприятие. Первая схема выбирается на крупных предприятиях, занимающих большие территории и располагающих площадями для прохождения линии напряжением 35 – 220 кВ. Поэтому для электроснабжения данного завода выбирается схема с одной мощной ГПП на всё предприятие.
Цеховые сети состоят из питающих линий, служащих для питания распределительных пунктов или подстанций, и распределительных линий, к которым непосредственно присоединяются приёмники электрической энергии.
Электроснабжение можно выполнять магистральным шинопроводом марки ШМА, к которому присоединяются распределительные шинопроводы марки ШРА, и от них радиальными линиями осуществляется питание всех электроприёмников цеха.
3.2 Распределение
энергии низшего напряжения
Основной характеристикой радиальных схем является то, что от источника питания, например от распределительного щита подстанции, отходят линии, питающие крупные электроприёмники или групповые распределительные пункты, от которых в свою очередь отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприёмники.
Преимуществами радиальных схем являются высокая надёжность питания и они легко приспосабливаются к автоматизации. А недостатки такой схемы это то что они требуют больших затрат на установку распределительных щитов, прокладку кабелей и проводов.
4 РАСЧЁТ СИЛОВОЙ СЕТИ
4.1 Выбор сечения проводов линий электропередачи
Сечение проводов линий электропередачи должно быть таким, чтобы провода не перегревались при любой нагрузке в нормальном рабочем режиме, чтобы потеря напряжения в линиях не превышала установленные пределы и чтобы плотность тока в проводах соответствовала экономической.
Выбирается алюминиевый провод марки со следующими параметрами:
допустимый ток , сечение .
Расчётный ток определяется по формуле [8, с.130]
,
где - экономическая плотность тока для нашего региона;
- площадь сечения провода.
Условие выбора соблюдается, так как . К установке принимается алюминиевый провод марки с номинальными параметрами: допустимый ток , сечение .
4.2 Выбор и проверка шин
Шины выбирают по расчётному току, номинальному напряжению, условиям окружающей и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.
Выбираются медные шины с параметрами: размер , термический коэффициент , расстояние между осями смежных фаз , расстояние между изоляторами .
Площадь термически устойчивого сечения находится по формуле [1, с.247]
(4.2)
где - установившийся ток короткого замыкания;
- приведённое время короткого замыкания. Принимается
- термический коэффициент для медной шины.
Момент сопротивления определяется по формуле [8, с.201]
где – толщина полосы;
– ширина (высота) шины.
Расчётное напряжение в металле шин находится по формуле [8, с.205]
(4.4)
где - ударный ток короткого замыкания.
Условие выбора соблюдается, так как Таким образом, выбранные шины термически и динамически устойчивы.
К установке принимаются медные шины установленные на изоляторах плашмя со следующими параметрами: размер , термический коэффициент , расстояние между осями смежных фаз , расстояние между изоляторами .
4.3 Выбор и проверка предохранителей
Предохранители выбираются по конструктивному исполнению, роду установки, номинальному току и напряжению.
Выбираются предохранители с наполнителем, с закрытым разборным патроном серии ПН2 напряжением 380В с током отключения
Ток короткого замыкания определяется по формуле [2,с.156]
(4.5)
где - ток короткого замыкания.
Условие выбора соблюдается, так как К установке принимаются предохранители с наполнителем, с закрытым разборным патроном серии ПН2 напряжением 380В с током отключения
4.4 Выбор и проверка выключателей
Выключатели выбирают по номинальному току и напряжению и проверяют отключающую способность в нормальном режиме работы.
Выбирается трёхполюсный выключатель серии с параметрами: номинальный ток ток отключения
Ток короткого замыкания определяется по формуле [2,с.156]
(4.6)
Условие устойчивости к токам короткого замыкания соблюдается, так как К установке принимается трёхполюсный выключател серии с параметрами: номинальный ток ток отключения
5 РАСЧЁТ И ВЫБОР ТИПА КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
5.1 Расчёт компенсирующего устройства
В цехах промышленных предприятий в качестве компенсирующего устройства применяется батарея статических конденсаторов.
Необходимая трансформаторная мощность до установки конденсаторов определяется по формуле [8, с.263]
где - активная мощность приёмников электроэнергии цеха.
Необходимая предприятию реактивную мощность определяется по формуле [8, с.263]
Необходимая мощность конденсаторной батареи определяется по формуле [8, с.264]
5.2 Выбор типа
комплектной конденсаторной
Выбирается комплектная конденсаторная установка по ближайшей номинальной мощности .
Не скомпенсированная реактивная мощность определяется по формуле [8, с.264]
(5.4)
Необходимая трансформаторная мощность определяется по формуле [8, с.264]
К установке принимаются два трансформатора с номинальной мощностью , близкой к расчётной , коэффициент нагрузки .
6 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
6.1 Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок
При эксплуатации электроустановок существует опасность для жизни людей, из-за чего необходимо соблюдать правила техники безопасности.
Чаще всего несчастные случаи происходят в результате прикосновения человека к токоведущим частям установки и удар происходит в месте нарушения изоляции. Опасность поражения электрическим током усугубляет ещё и тем, что в токоведущих частях оборудования нет каких-либо внешних признаков угрозы, предупреждающих человека. Тяжесть поражения человека электрическим током зависит от ряда факторов: сила тока и длительности его воздействия; пути прохождения тока в теле человека; состояния окружающей среды; электрического сопротивления тела человека; частоты тока и др.
Продолжительность протекания тока через тело человека также влияет на тяжесть поражения, так как с течением времени сопротивление кожи человека падает. При уменьшении продолжительности воздействия токов их поражающее действие снижается. Предельно допустимые токи, проходящие через тело человека при продолжительности воздействия до .Увеличение тока сверх порогового ощутимого вызывает у человека судороги мышц и неприятные болезненные ощущения, которые с ростом тока усиливаются и распространяются на все участки тела. Существенно влияет на тяжесть поражения путь прохождения тока через тело человека. Наиболее опасными являются случаи, когда ток проходит через голову, а также через грудную клетку.
Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлениями наружных слоёв кожи и внутренних органов. Кожа в сухом и не поврежденном виде обладает значительным сопротивлением, а сопротивление внутренних органов обычно составляет до . При увлажнении и загрязнении кожи её сопротивление снижается. В расчетах электрическое сопротивление тела человека принимают равным .
Окружающая среда усиливает или ослабляет опасность поражения током. На электрический ток, проходящий через тело человека, оказывают влияние: состояние поверхности контакта человека с токоведущими частями оборудования; наличие заземлённых металлических полов и конструкций, токопроводящей пыли; повышенная влажность помещений.
При токе 3 – 5 мА (50 Гц) действие тока ощущается всей кистью руки; при 8 – 10 мА боль резко усиливается и охватывает всю руку, сопровождаясь непроизвольными сокращениями мышц руки и предплечья. При 10 – 15 мА (50 Гц) боль становится едва переносимой, а судороги мышц рук оказываются настолько значительными, что человек не в состоянии их преодолеть. В результате он не может разжать руку, в которой зажата токоведущая часть, и оказывается как бы прикованным к ней. Такой же эффект производят и большие токи.Этот ток и принят условно за порог неотпускающего тока при постоянном напряжении. Значения пороговых неотпускающих токов у разных людей различны. Они различны также у мужчин, женщин и детей. Средние значения их составляют: для мужчин 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин (соответственно) 11 и 50 мА, для детей 8 и 40 мА. Ток, превышающий пороговый неотпускающий ток, усиливает судорожные сокращения мышц и болевые ощущения, которые распространяются на более обширную область тела человека. Ток 25 – 50 мА при 50 Гц воздействует на мышцы не только рук, но и туловища в том числе на мышцы грудной клетки. В результате дыхательные движения грудной клетки сильно затрудняются. В случае длительного воздействия этого тока дыхание может оказаться невозможным, после чего через некоторое время наступит смерть от удушья. Этот ток одновременно вызывает сужение кровеносных сосудов, что приводит к повышению артериального давления крови и затруднению работы сердца. Длительное воздействие этого тока вызывает ослабление деятельности сердца и как итог этого – потерю сознания. Ток больше 50 мА вплоть до 100 мА (50 Гц) действует значительно сильнее тока 25 – 50 мА, т. е. явления нарушения работы легких и сердца наступают через меньший промежуток времени. При этом токе, как и при токе 25 – 50 мА, первыми (по времени) поражаются, как правило, легкие, а затем – сердце.
К основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением выше 1000 В относятся: