Электроснабжение цеха. 2

Введение

 

Энергетика  России должна обеспечивать надёжное электроснабжение различных отраслей промышленности страны, транспорта, сельского  хозяйства, жилищно-бытовых нужд городов  и посёлков.

Основными потребителями энергии являются всевозможные отрасли промышленности, транспорт, коммунальное хозяйство городов. При этом более чем 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты. Вместе с развитием электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а иногда и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрения автоматизированных систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением сигнализации и вести работы по экономии электроэнергии.

Переход на автоматизированные системы управления может быть успешным при наличии  средств автоматики и квалифицированных  инженеров в области автоматизированного электроснабжения. Одним из способов совершенствования автоматики является использование управляющих ЭВМ.

Электроустановки  потребителей электроэнергии имеют  свои специфические особенности, и  к ним предъявляются определённые требования -  надёжность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов. При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжения, определять электрические нагрузки, выбрать тип, число и мощность трансформаторных подстанций, и виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности и способы регулирования напряжений. Это должно решаться с учётом совершенствования технологических процессов производства, ростом мощностей отдельных электроприёмников и особенности каждого предприятия, цеха, установки, повышение качества и эффективности их работы.

В системе  цехового распределения электроэнергии широко используются комплектные распределительные устройства, подстанции, силовые и осветительные токопроводы. Это создаёт гибкую и надёжную систему распределения, в результате чего экономится большое количество проводов и кабелей. Широко применяются совершенные системы автоматики, а также простые и надёжные устройства отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий. Всё это обеспечивает необходимое рациональное и экономичное расходование электроэнергии во всех отраслях промышленности, которые являются основными потребителями огромного количества электроэнергии, которая вырабатывается на электростанциях, оснащенных современным энергетическим оборудованием.

 

 

 

1 Расчетно - техническая часть

 

  1.1 Характеристика потребителей электроснабжения и определение категории электроснабжения

Дерево - обрабатывающий цех предназначен для изготовления деревянных барабанов, предназначенных для намотки на них проводов и кабелей для последующих их хранения и транспортировки.

Здание  цеха предусматривает станочные  отделения, ремонтную  мастерскую, вспомогательные, служебные и бытовые помещения. В цехе, поделенном а три пролета размещены сверлильные, опиловачные, рейсмусовые, торцовочные станки, станки для сборки барабанов и др. Кроме станков в цехе имеется прессы, мостовой кран, 4 кран – балки, 8 тельферов и др.

Потребители электроэнергии относятся ко второй и третьей категории надежности электроснабжения.

Питание цеха осуществляется от трансформаторной подстанции , 14 расположенной в другом цехе.

Потребители электроэнергии относятся ко второй и третей категории надежности электроснабжения.

Ко второй категории  относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание от одного трансформатора, перерыв в электроснабжении разрешается не более 24 ч.

 К третьей категории  относятся электроприемники несерийного производства продукции, вспомогательные цехи, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Для этих электроприемников электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышает 24 ч.

Так как наибольшую часть электрооборудования цеха составляют электроприемники второй категории, механосборочный цех можно отнести к потребителю второй категории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Расчёт  освещения

 

1.2.1 Выбор освещенности, системы освещения и источников света

 

Строительные  нормы и правила (СНиП) устанавливают  наименьшую освещенность, имея ввиду, что она должна иметь место в “наихудших“ точках освещаемой поверхности перед очередной очисткой светильников. По [1,табл.4-1] принимаем освещенность равную 300 лк.

Т.к. в цехе оборудование расположено относительно равномерно, не требуется высокая точность выполняемых работ, отсутствует возможность перестановки рабочих мест, то, руководствуясь  [1,с85 п4-2], принимаем общее равномерное освещение.

Руководствуясь  [1], принимаем к установке газоразрядные  лампы типа ДРЛ ввиду высокой  световой отдачи (до 55лм/Вт), большого срока  службы (10000 ч), компактности, некритичности к условиям внешней среды (кроме очень низких температур), распространенности светильников данного типа и ламп к ним.

 

 

1.2.2 Выбор  типа осветительных приборов, их  размещения и высоты подвеса

 

Выбор типа светильников определяется характером окружающей среды, требований к цветопередаче и ограничению слепящего действия, а также из расчета экономии и простоты их обслуживания.

Для уменьшения слепящего  действия выбирают светильники с  защитным углом или со светорассеивающим стеклом.

По [1, табл.3-7] выбираем светильник для ламп ДРЛ типа РСП05 250/ГО3 размером 537 635 мм, имеющий глубокую кривую силы света [Г].

Далее необходимо правильно расположить  выбранные светильники.

 

Расчетная высота подвеса

 

H=H-hС-hР=10-0,8-0,1=9,1 м ,

 

где Н - высота помещения, м;

    hC - высота от светильника до перекрытия, м;

    hР - высота расчетной поверхности над полом, м.

 

Расчет  числа светильников в первом пролете

 

Для принятого светильника, имеющего глубокую кривую силы света, по [1, табл.4-16] =1,0.

 

 

  Расстояние между светильниками по длине

 

L =

=1
9,1=9,1 м ;

 

Расстояние  от стен до светильников

 

l=(0,3…0,5)

L=0,5
9,1=4,55 м .

 

Светильники располагаются равномерно по площади 

 

Число светильников в первом пролете N=42 шт.

 

Расчет  числа светильников во втором пролете и третьем пролетах

 

Исходя из расчетов, приведенных выше, число светильников N=42шт. во втором и третьем пролетах, итого 126 светильников.

 

 

1.2.3 Расчет мощности и выбор ламп

 

Первый  пролет

Расчет  ведем методом коэффициента использования

 

,

 

где Ен - норма освещенности;

    Кзап - коэффициент запаса;

    F - площадь освещаемой поверхности, м2;

    z - коэффициент минимальной освещенности (для ДРЛ z=1,2);

    N - число светильников;

    - коэффициент использования светового потока.

 

Для определения коэффициента использования  находится индекс помещения i. Принимаем следующий коэффициент отражения поверхностей помещения:

 

Индекс  помещения

                         

                             

 

 

где А - длина помещения, м;

   В - его ширина, м;

   h - расчетная высота ,м.

 

 

;

По [1, табл.5-9] находим  .

;

По  рассчитанному потоку Ф по [1, табл.2-15] выбираем лампу типа ДРЛ мощностью 250 Вт со световым потоком Фном =17200 лм ( Ф отличается от Фном на 1,47%, что допустимо).

 

Так как размеры  второго и третьего пролетов в  цехе равны первому расчеты производим аналогично

 

Проводим  проверку методом удельной мощности

 

Станочное отделение 1

 

По [1, табл.5-40] для светильников РСП05/ГО3 с лампами ДРЛ 250 находим удельную мощность РУд =4,7 Вт/м2.

 

Мощность  осветительной установки

 

Руст=4

Руд
S =
;

 

 

Тогда количество светильников

;

Расчет  по методу коэффициента использования  произведен верно. В дальнейшем принимаем  в первом пролете 42 светильника.

 

 

 

 

Расчет  освещения во вспомогательных помещениях ведем по графикам Гурова и Прохорова [1, рис.5-8]. Выбор производим исходя из нормоосвещен-ности в различных помещениях. Результаты выбора сводим в таблицу 1.

 

                                                                 Таблица 1

                              Освещение во вспомогательных помещениях

 

Помещение

Количество

светильников

Площадь

помещения, м2

Тип светильника

(лампы)

1

2

3

4

1.Диспетчерская

2.Кладовая электриков

3.Электромастерская

4.Слесарная мастерская

5.Электрощитовая

6.Бойлерная

7.Сварочная мастерская

8.Туалеты

 

4

 

8

8

8

6

 

6

8

16

4

 

27

 

45

36

36

24

 

24

48

96

24

 

УСП35(ЛБ 40)

 

УСП35(ЛБ 40)

УСП35(ЛБ 40)

УСП35(ЛБ 40)

УСП35(ЛБ 40)

 

УСП35(ЛБ 40)

УСП35(ЛБ 40)

     УСП35(ЛБ 40)

УСП35(ЛБ 40)

 




 

 

       1.2.4 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков, проводов и способа прокладки

 

Питание светильников будет осуществляться от групповых щитков групповыми линиями. Щитки, предназначенные для установки аппаратов защиты и управления электроосветительными приборами, располагаем на стыке питающих линий.

Конструктивно щитки изготавливают для открытой установки на стенах, колоннах, конструкциях, а также для утопленной установки  в нишах стен.

Для питания рабочего освещения в пролетах применяем к установке осветительные щитки типа ЩО-41 с 6 автоматическими выключателями АЕ-2041.

Для аварийного освещения применяем  осветительные щитки типа ЩО-41 с  автоматами АЕ-2041.

Осветительную сеть выполняем проводом АПВ открыто  по конструкциям.

 

   

       1.2.5 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей, их защиты с проверкой на потерю напряжения.

 

Осветительная сеть получает питание от ТП напряжением 380/220В, выполнена алюминиевыми проводами. Допустимые потери напряжения 5%.

 

                                    

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рисунок 1. Щиток освещения

 

 

Приведенная длина линии 2-3

 

L2-3 =Lo+

;

 

Момент  нагрузки линии 2-3

 

М2-3=РL2-3=

,

 

где Р - мощность линии, кВт.

 

Сечение участка 1-2

 

,

 

где с - коэффициент для 4-х проводной сети с=44, для 2-х проводной с=7,4

      [1, табл. 12-9].

 

Момент  нагрузки питающей линии 1-2

 

М1-2=

L1-2=
;

 

По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 10 мм2 с Iдл=60 А.

 

 

 

 

Действительные  потери напряжения для линии 1-2

 

% ;

 

Расчетные потери напряжения для линии 2-3

 

U2-3=

-
1-2=5 - 2 = 3% ;

 

Расчетный длительно допустимый ток для  линии 1-2

 

Iрасч1-2

;

 

Т.к. Iрасч1-2=31,3А<Iдл.доп=60А, то принимаем провод АПВ сечением  10 мм2.

     

     Сечение линии 2-3

 

; 

      По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 10 мм2 с Iдл=60А.

 

Расчетный длительно допустимый ток линии 2-3

 

Iрасч 2-3

;

 

Т.к. Iрасч2-3=20А<Iдл.доп=60А, то принимаем провод АПВ сечением  10 мм2.

 

Действительные  потери напряжения для линии 2-3

 

% ;

 

1-3=
1-2+
2-3=2+2=4% .

 

       Для остальных линий расчет аналогичен. Результаты сводим в

  таблицу 2.                                                        

 

 

 

                                             Таблица 2

 Расчет и  выбор питающих и распределительных  сетей, их защиты

 

Ли

ния

Расчетные данные

Каталожные  данные

Приве

денная длина  линии, м

Сечение провода, мм2

Расчетные потери напряжения, %

Расчетный ток линии, А

Действительные потери напряжения, %

Длительный ток, А

Сечение, мм2

1

2

3

4

5

6

7

8

Первый пролет

2-3

2-4

2-5

2-6

2-7

36

34

39

48

25

6,8

6,4

7,3

7,5

3,95

2

1,9

2,2

2,3

2,95

20

20

20

16,7

16,7

4

3,9

4,2

4,3

4,95

60

60

60

60

32

10

10

10

10

4

Второй пролет

2-3

2-4

2-5

2-6

2-7

2-8

24

57

47

41

34

21

2,95

7

5,7

5

4,18

1,55

2,9

2,69

3,7

3,23

2,6

2,38

16,7

16,7

16,7

16,7

16,7

10

4,06

3,85

4,3

4,4

3,76

3,54

32

60

39

39

39

24

4

10

6

6

6

2,5

Третий пролет

2-3

2-4

2-5

2-6

2-7

2-8

24

57

47

41

34

21

2,95

7

5,7

5

4,18

1,55

2,9

2,69

3,7

3,23

2,6

2,38

16,7

16,7

16,7

16,7

16,7

10

4,06

3,85

4,3

4,4

3,76

3,54

32

60

39

39

39

24

4

10

6

6

6

2,5


 

 

 

Для защиты линии рабочего первого пролета выбираем 2 щита типа ЩО41-5102 с шестью автоматическими выключателями типа АЕ2041 с током комбинированного расцепителя IР=40А>IРАСЧ=1,4 .

 Во  втором пролете принимаем щиток ЩО41-5102 с шестью автоматами типа АЕ2041 с током комбинированного расцепителя IР=30А>IРАСЧ= .

 

Аварийное освещение

 

Расчет ведем для самой длинной линии


   


        


                                                    


 

 Рисунок 2. Щиток аварийного освещения

 

 

Момент  нагрузки питающей линии 1-2

 

М1-2=

l1-2=
;

 

Сечение участка 1-2

 

;

 

Действительные  потери напряжения для линии 1-2

 

% ;

 

Приведенная длина линии 2-3

 

      L2-3 =Lo+

;

 

Момент  нагрузки линии 2-3

 

М2-3=Рlприв 2-3=

;

 

По [1,табл.12-2] выбираем провод АПВ сечением 4 мм2 с Iдл=32 А.

 

Расчетный длительно допустимый ток для линии 1-2

 

Iрасч1-2

;

 

Т.к. выбранное сечение с Iдл=32 А больше расчетного IР = 6,4 А, то сечение выбрано правильно.

 

Расчетные потери напряжения для линии 2-3

 

U2-3=

-
1-2= 5 -1,1 =3,9 % ;

 

Сечение линии 2-3

 

;

 

По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 2,5 мм2 с Iдл=24 А.

 

 

 

 

Расчетный длительно допустимый ток линии 2-3

 

Iрасч 2-3 =

;

 

Т.к. Iрасч 2-3=9,5А<Iдл.доп=24А, то делаем вывод, что сечение выбрано правильно.

 

Действительные  потери напряжения для линии 2-3

% ;

 

1-3=
1-2+
2-3=1,1 +3,6= 4,7 % .

 

Для защиты аварийного освещения в первом пролете выбираем щиток ЩО41-5101 с тремя автоматами АЕ2041 с током комбинированного расцепителя IР=20А>IРАСЧ=1,4 9,5=13,3А.

Во втором пролете расчеты аналогичны и, исходя из этих расчетов, выбираем щиток ЩО41-5101 с автоматом АЕ2041 с током комбинированного расцепителя IР=15А>IРАСЧ=1,4 7,1=10А.

 

1.2.6 Ремонтное и аварийное освещение

 

Аварийное освещение должно создавать на поверхностях, требующих обслуживания, освещенность 5% нормированной, что составляет 20лк.

Для установки  выбираем светильники УПД-500. По [1, табл.4-16] для косинусной кривой силы света (Д) находим  тогда

 

;

 

Расстояние  от стен до светильников

 

l=(0,3…0,5)

L=0,5
10= 5 м ;

 

Расчет  мощности и выбор ламп аварийных  светильников производим по методу коэффициента использования (см. 1.2.3).

 

Световой  поток

 

;

 

По  световому потоку в [1, табл.2-2] первом пролете подбираем лампы накаливания мощностью 500Вт на напряжение 220В со световым потоком Фном=8300лм (Фном отличается от Ф на 9%, что находится в пределах от -10% до +20%, установленных нормами).

Во втором пролете количество аварийных светильников N=9 (Фном отличается от Ф на 10%, что допустимо).

 

 

      1.3 Расчет силовой сети

 

      1.3.1 Выбор схемы электроснабжения цеха, типа силовых сборок

 

Ввиду неравномерного расположения электроприемников (двигатели станков) более рационально будет использовать силовые сборки (шкафы типа ШРС), запитанные по магистральной схеме электроснабжения, что увеличивает надежность работы электроустановок и уменьшает затраты на материал питающих линий. Распределительные шкафы  имеют на вводах рубильник, а на отходящих линиях предохранители типа ПН-2.

Для питания осветительной сети принимаем щитки освещения типа ЩО41 с шестью автоматическими выключателями АЕ2041.

 

 

1.3.2 Расчет электрических нагрузок

 

Расчетную мощность определяем по методу упорядоченных  диаграмм. принимаем из [2] коэффициент использования ки=0,15.

 

Эффективное число приемников для РП-1

 

;

 

По  графикам, приведенным в [2], определяем коэффициент максимума кmax=3,11.

 

Расчетная активная мощность

 

;

 

 

 

Учитывая, что nэф<10, то расчетная реактивная мощность

 

Расчетный ток линии, питающей РП1

 

 .

 

Распределительную сеть выполняем проводом марки АПВ. Для питания силовых пунктов выбираем кабель марки ААБГ.

Для остальных РП расчеты аналогичны. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

 

                    

 

 

 

 

 

                                                   Таблица 3

                               Расчет мощностей и тока группы потребителей

Питающие магистрали и группы электроприем-ников

 

 

n

Установленная мощность

    кВт

Коэффициент

Использования

ки

cosφ/tgφ

nэ

kmax

Расчетная нагрузка

Iрасч , А

 

Рmax ,

кВт

 

Qmax ,

квар

Smax ,

кВА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

РП1

Станок для  сверления щек

Станок для заточки  пил

 

5

 

2

 

62,5

 

    5

 

0,12

 

0,17

 

0,4/2,3

 

0,65/1,17

            

Итого

7

67,5

0,15

  

4

3,11

31,5

19,3

38

52

РП2

Станок для  опиловки щек

 

 

6

 

 

72,6

 

 

0,24

              

Итого

6

72,6

0,24

  

5

2,42

50,5

26,8

57,1

86,8


 

 

 

 

 

 

 

  

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

РП3

Станок торцовочный

Линия по изготовлению матов

 

5

 

2

 

 

49,5

 

28,2

 

0,15

 

0,24

 

0,8/0,75

 

0,65/1,17

            

Итого

7

77,7

0,32

  

4

2,14

44,9

30,7

54,4

82,6

РП4

Станок для  изготовления барабанов

Реактор - смеситель

 

 

6

 

 

1

 

 

 

12

 

 

37,5

 

 

0,15

 

 

0,17

 

 

0,4/2,3

 

 

0,3/1,9

            

Итого

7

49,5

0,17

  

6

2,24

30,9

17,8

35,6

54,1

РП5

Сварочный аппарат

Настольно – сверлильный станок

 

 

2

 

5

 

 

80

 

2,5

 

 

0,16

 

0,17

 

 

0,5/1,73

 

0,65/1,17

            

Итого

7

82,5

0,16

  

4

3,11

53,2

32,5

62,3

94,7

РП6

Тельферная  линия

Тельфер бункера щепы

 

6

 

1

 

2

 

3,6

 

 

 

0,12

 

0,17

 

 

 

0,65/1,17

 

0,65/1,17

            

Итого

7

84,1

0,17

  

8

1,99

39,1

25,3

46,5

70,7

РП7

Кран – балка

Гидрофильтр

 

4

2

 

47,6

16

 

0,17

0,1

 

0,65/1,17

0,5/1,73

            

Итого

6

63,6

0,15

  

5

2,87

18,5

15,5

24,1

36,6

РП8

Станок двухпильный

Станок для сверления центрального отверстия

 

2

 

4

 

76

 

12

 

0,24

 

0,65

 

0,65/1,17

 

0,8/0,75

            

Итого

6

88

0,35

  

6

1,66

54,6

42,3

69

1049


 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

РП9

Пресс механический

Станок ленточно – пильный

Станок рейсмусовый

Кран мостовой

Кран козловой

 

1

 

1

 

1

 

1

1

 

11

 

4,5

 

10,2

 

23

11,9

 

0,17

 

0,7

 

0,16

 

0,32

0,15

 

0,65/1,17

 

0,8/0,75

 

0,65/1,17

 

0,4/2,3

0,5/1,73

            

Итого

5

61,3

0,25

  

6

1,88

72,8

49,8

88,2

134

РП10

Станок строгальный

Пресс «ГАРО»

Станок продольно – пильный

Станок торцовочный

 

2

 

1

1

 

2

 

49

 

2,2

5,5

 

9

 

0,8

 

0,12

0,13

 

0,17

 

0,4/2,3

 

0,5/1,73

 

0,4/2,3

            

Итого

6

65,7

0,13

  

4

3,11

14,7

9

17,2

26,2

РП11

Отрезной станок

Точило

Станок токарный

Электролебедка

Лесосушильная установка

Зубонасечной  станок

 

1

1

1

1

1

 

1

 

3

1,5

12

15

18

 

1,5

 

0,12

0,14

0,12

0,32

0,46

 

0,12

 

0,4/2,3

 

0,5/1,73

 

0,4/2,3

            

Итого

6

    51

0,13

  

4

3,11

14,7

9

17,2

26,2

РП12

Кран портальный

Кран консольный

Горизонтально – сверлильный станок

Станок точильно – шлифовальный

Станок заточной

 

1

1

1

 

 

1

 

1

    174

3

6

 

3,2

 

2,5

0,9

0,15

0,17

 

0,14

 

0,12

 

0,4/2,3

 

0,5/1,73

 

0,4/2,3

 

0,4/2,3

            

Итого

5

188,7

0,56

  

4

3,11

14,7

9

17,2

26,2

Освещение

  

50,2

        

47,7