Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное Государственное Образовательное  Учреждение

Среднего Профессионального Образования

Ижевский Монтажный Техникум

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По Электроснабжению промышленных предприятий и гражданских зданий

тема: «Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей »

Пояснительная записка

270116. КП. ЭСН.01.00.ПЗ

Разработал _______________________________/Байсаров В  Руководитель __________________________/Перевозчиков В. Ф. Консультант___________________________/Перевозчиков В. Ф.

Ижевск 2011

 

 

 

 

Содержание

 

1. Ведение
1. Характеристика
2. Сводная ведомость технологического оборудования
2. Расчетная часть
1. Расчет электрических нагрузок
2. Компенсация реактивной мощности
3. Выбор распределительных устройств
4. Расчет сетей по потере напряжения
5. Защита электрооборудования от перенапряжения
6. Расчет токов короткого замыкания
7. Расчет и выбор аппаратов защиты
8. Расчет заземляющего устройства электроустановок
9. Расчет электрического освещения

2.10 Определение  расположения  трансформатора   

3. Охрана труда 
4. Заключение

Список используемой литературы

 

 

1. Введение.

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств для  производства, передачи и распределения  электрической энергии. Система  электроснабжения промышленных предприятий состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Электрические схемы предприятий строятся таким образом, чтобы обеспечить удобство и безопасность их обслуживания, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются  для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

 

 

 

 

1.1 Характеристика объекта проектирования.

    Цех обработки корпусных деталей предназначен для механической и антикоррозийной обработки изделий .Он содержит станочные отделения ,гальванические и сварочные участки, а таг же имеются бытовые и служебные помещения.       

    Цех получает ЭСН от ГПП , расстояние от ГПП до цех ТП -0.8 км, а от энергосистиемы до ГПП-16 км Нисшее напряжение на ГПП 6-10 кВ,потребители  относятся на 2 и 3 категории надежности ЭСН. Грунт в районе цеха-суглинок, размер цеха 48*30*8м . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Сводная ведомость технологического  оборудования.

В таблице 1 приведена краткая характеристика технологического оборудования данного  производственного участка

Таблица 1

Наименование ЭП	Рн, кВт	n	Ku	сos	tg
Сварочные аппараты	52	4	0.2	0.4	2.29
Гальванические  ванны	28	5	0.14	0.5	1.73
Вентиляторы	10	2	0.7	0.8	0.75
Продольно-фрезерные  станки	33	2	0.14	0.5	1.73
Горизонтально-расточные станки	10.5	2	0.14	0.5	1.73
Агрегатно-расточные  станки	14	3	0.14	0.5	1.73
Плоскошлифовальные  станки	12	2	0.14	0.5	1.73
Краны консольные поворотные	6.5	5	0.06	0.5	1.73
Токарно-шлифовальные станки	11	1	0.14	0.5	1.73
Радиально-сверлительные  станки	5.2	4	0.14	0.5	1.73
Алмазно-расточные  станки	6	2	0.14	0.5	1.73

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная  часть.

2.1 Расчет электрических нагрузок.

Основой рационального решения комплекса  технико-экономических вопросов при  разработке проекта электроснабжения современного промышленного предприятия  является правильное определение ожидаемых  электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

 

Для РП 1 : Определяем активную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:         -коэффициент использования                                      -суммарная номинальная мощность элементов РП1 Определяем реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:                                                       – коэффициент мощности Определяем полную мощность за наиболее нагруженную смену по формуле:

(3, 2.9)   (3, табл.5,3)                 (3, 2.8)             (3, 2.20)

Определяем число активных элементов по формуле:                                                        Определяем расчетную активную нагрузку по формуле:                                                          -коэффициент максимума активной мощности Определяем расчетную реактивную нагрузку по формуле:                                                                    -коэффициент максимума, если больше 10 элементов, то равно 1.1   Определяем полную расчетную мощность по формуле:         Определяем расчетный максимальный ток по формуле:                    Для РП 2: Определяем активную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:                           -коэффициент использования -суммарная номинальная мощность элементов Определяем реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:                                                                     – коэффициент мощности

(3, 2.14)       (3, 2.10)           (3, 2.19)               (3, 2.20)       (3, 2.20а)                 (3, 2.9)   (3, табл.5,3)                   (3, 2.8)

 

3.Определяем полную мощность за наиболее нагруженную     смену по формуле:           4.Определяем число активных элементов по формуле:                              5.Определяем расчетную активную нагрузку по формуле:                                                                      -коэффициент максимума активной мощности 6.Определяем расчетную реактивную нагрузку по формуле:                                                                     -коэффициент максимума, если больше 10 элементов, то равно 1.1 7.Определяем полную расчетную мощность по формуле:     8.Определяем расчетный максимальный ток по формуле:             Для РП 3: Определяем активную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:               -коэффициент использования     -суммарная номинальная мощность элементов РП Определяем реактивную нагрузку по формуле:		(3, 2.20)           (3, 2.14)       (3, 2.10)             (3, 2.19)               (3, 2.20)         (3, 2.20а)           (3, 2.9)   (3, табл.5,3)         (3,2.8)
– коэффициент мощности Определяем полную мощность за наиболее нагруженную смену по формуле:       Определяем число активных элементов по формуле:        Определяем расчетную активную нагрузку по формуле:                 -коэффициент максимума активной мощности Определяем расчетную реактивную нагрузку по формуле:                        7. Определяем  полную расчетную мощность по формуле:   8. Определяем  расчетный максимальный ток по  формуле:            Для РП 4 : 1 Определяем активную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:         -коэффициент использования                                       -суммарная номинальная мощность элементов РП1 2 Определяем реактивную нагрузку за наиболее нагруженную смену по формуле:                                                       – коэффициент мощности   3 Определяем полную мощность за наиболее нагруженную смену по формуле:       4 Определяем число активных элементов по формуле:        5 Определяем расчетную активную нагрузку по формуле:                 -коэффициент максимума активной мощности        6 Определяем расчетную реактивную нагрузку по формуле:                        7. Определяем  полную расчетную мощность по  формуле:   8. Определяем  расчетный максимальный ток по  формуле:        Определяем  итоговое значение по КТП-1: Определяем  полную расчетную мощность трансформатора по формуле:	(3, 2.20)       (3, 2.14)       (3, 2.10)           (3, 2.19)       (3, 2.20)         (3, 2.20а)               (3, 2.20)

 

 

2.2 Компенсация  реактивной мощности.

 

Как известно, значительная часть электроприемников, присоединенных к электрической  системе, потребляет, помимо активной мощности, еще и реактивную мощность. Часть реактивной мощности теряется в обмотках трансформаторов, а также в реактивном сопротивлении линий электропередачи. Дополнительные потери напряжения снижает пропускную способность системы электроснабжения. Для снижения потребления реактивной мощности применяют компенсирующие устройства, которые являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

        Для выбора компенсирующего устройства  определяем расчетную реактивную  мощность компенсирующего устройства.

Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства по формуле:                     - коэффициент реактивной мощности - коэффициент реактивной мощности до компенсации принимаем расчетный косинус , тогда         - коэффициент реактивной мощности после компенсации Определяем расчетную реактивную нагрузку с учётом компенсирующего устройства по формуле:

(2, 6.0)       (6, 12.2)

Определяем коэффициент реактивной мощности с учетом компенсирующего устройства по формуле:         Определяем фактическое значение по формуле:         Выбираем компенсирующее устройство марки УК2-0,38-50УЗ с мощностью 50 кВар Выбираем с учетом компенсирующего устройства трансформатор марки ТМ-250/10

(1, 6.1)     (таб. 3, 5.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Выбор распределительных устройств.

Существует и  выпускается достаточно высокая  номенклатура распределительных щитов  и шкафов. Для курсового проекта  был выбран распределительный пункт  ПР11-3046-21УЗ с автоматом.

Пункты  распределительные  ПР11 предназначены  для распределения электроэнергии, защиты электрических установок напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а также для нечастых (до трех включений в час) оперативных коммутаций электрических цепей и прямых пусков асинхронных двигателей. Рассчитаны на входной ток до 100 А. Выполняются со степенью защиты IP21. Количество автоматических однополюсных выключателей 6 штук. Вывод и ввод проводов и кабелей осуществляется снизу и сверху шкафа. Предназначен для навесного конструктивного использования.

Вводные выключатели марки ВА 51-35, рассчитан  на входной ток 63 А, автоматы отходящих  линий - однополюсные марки ВА 21-29 3200 рассчитан на ток 25 А.

Был выбран щит освещения предназначен для приёма и распределения электрической энергии, защиты линий при перегрузках и коротких замыканиях в однофазных и трёхфазных сетях. Номинальное напряжение: 380/220 В 50 Гц. Номинальный ток щита: 40 А. Степень защиты: IP65. Тип установки: навесной. Состоит из выключателя автоматического трёхполюсного 03455 С40А/3п/DX 1 штука и выключателя автоматического однополюсного 604805 С16А/1п/LR 6 штук

 

 

 

 

 

 

2.4 Расчет сетей по потере  напряжения

Расчет  по потере напряжения проводится для линии ЭСН с наиболее удаленным электроприемником.. Наиболее удаленным приемником является Облицовочно-шлифовальный станок марки 3М634, который удален на 110 метров от подстанции.

Определяем  потерю напряжения по формуле:

 Получаем, что падение напряжения от сети до приемника составляет

0,04 < 5 %, что удовлетворяет силовым  нагрузкам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Защита  от перенапряжения.

Перенапряжение называют любое увеличение напряжённости электрического поля, в какой-либо части установки или линии электропередачи, достигающее величины, опасной для состояния изоляции установки. Перенапряжение представляет также опасность для людей, находящихся во время перенапряжения в непосредственной близости от установки или линии. Перенапряжение возникает в результате электромагнитных колебательных процессов, вызванных изменение режима работы электрической цепи и при разрядах молнии на землю. При попадании молнии в линию электропередач создается ток максимума Iм, который может достигать 25 кА. Создаёься напряжение, если напряжение U=100*Iм превышает электрическую прочность изоляции, то происходит пробой изоляции и создаются токи КЗ. Для защиты ЛЭП от попадания молнии устанавливают защитные молниеотводы.

Для защиты оборудования от перенапряжения применяют разрядник, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях, устройство защитного отключения, электрические предохранители.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Расчет токов короткого замыкания.

Короткое  замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать при нарушении изоляции токоведущих элементов или вследствие механического соприкосновения элементов, работающих без изоляции. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Определение токов короткого замыкания необходимо для выбора и проверки аппаратуры и кабелей по динамической и термической стойкости, а также для расчета параметра защиты электроустановки.

Для защиты от токов короткого замыкания используют отключающее оборудование — быстродействующие коммутационные аппараты с функцией ограничения тока короткого замыкания, то есть плавкие предохранители, автоматические выключатели, отделители, короткозамыкатели.

При напряжении до 1000 В даже  небольшое  сопротивление оказывает влияние  на ток короткого замыкания, по этому в расчетах учитываются все сопротивления короткозамкнутой цепи.

Расчет  токов короткого замыкания производим для определения величины этого  тока на определенных участках цепи.

 

1) Определяем  сопротивление трансформатора: (1, 1.9.1)

Rт  = 9,4 (мОм) 

Хт = 27,2 (мОм)

2) Определяем  сопротивление контактов автоматических  выключателей:

Для 1SF: R1SF = 0,5 (мОм) (1, 1.9.3)

Для SF1: RSF1 = 5,5 (мОм)

   ХSF1 = 4,5 (мОм)

   RПSF1 = 1,3 (мОм)

Для SF2: RSF2 = 7,5 (мОм)

   ХSF2 = 6,5 (мОм)

   RПSF2 = 1,7 (мОм)

3) Определяем  сопротивление кабельных линий: (1, 1.9.5)

От  трансформатора до РП0: выбираем кабель АВВГ 4х16 с

    медными жилами длинной 80 м:

Rк  = 92,8 (мОм)

Хк = 7,6 (мОм)

От  РП0 до ШРА: выбираем кабель АВВГ 4х2,5 с медными жилами

    длинной 45 м:

Rк  = 333 (мОм)

Хк = 5,22 (мОм)

От  ШРА до ЭП: выбираем кабель АВВГ 4х2,5 с медными жилами

   длинной 10 м:

Rк  = 74 (мОм)

Хк = 1,16 (мОм)

Произведем  расчет токов короткого замыкания:

1. Определяем общее активное сопротивление в точке КЗ1 по формуле:

мОм/м

2. Определяем общее реактивное сопротивление в точке КЗ1 по формуле:

мОм/м

3. Определяем полное сопротивление в точке КЗ1 по формуле:

4. Определяем ток короткого замыкания в точке КЗ1 по формуле:

кА

 

Аналогичным способом определяем ток короткого  замыкания в точке КЗ2:

1. Определяем общее активное сопротивление в точке КЗ2 по формуле:

2. Определяем общее реактивное сопротивление в точке КЗ2 по формуле:

3. Определяем полное сопротивление в точке КЗ2 по формуле:

4Определяем ток короткого замыкания в точке КЗ1 по кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Расчет  и выбор аппаратов защиты и  линий электроснабжения.

Неправильное  определение проектом аппаратов  защиты и сечения проводов (кабелей) электрической сети зданий приводит впоследствии к пожару или к взрыву во взрывоопасных помещениях и гибели людей.

Для выбора аппаратов защиты следует  знать, ток в линии, где он установлен, тип его и число фаз.

Выбор аппараты защиты типа ВА:

1. Линия от трансформатора до распределительного устройства РУ, линия без приемников, ток в лини определяется по формуле:

А

- номинальная мощность трансформатора

- номинальное напряжение трансформатора

АЗ  выбираем по условию I н.о.≥I н.р., I н.р.≥I т.

2. Линия от РУ до РП:

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8 Расчет заземляющего устройства  электроустановки.

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения. В расчетах учитываем также и естественные заземлители – трубопровод, железобетонные конструкции цеха.

Размеры данного цеха составляют 48 х 30  м, цех находиться во II климатической зоне, почва в районе   завода суглинок, напряжение подведенное к цеховой ТП 10 кВ.

Для прокладки заземляющего устройства применим прутки длиной 5 м, диаметром 12 мм и полосу 40 х 4 мм.

Определить  заземляющее устройство в электроустановках  это значит:

1. Определить расчетный ток замыкания на землю и сопротивление ЗУ.
2. Выбрать электроды и рассчитать их сопротивление.
3. Уточнить число вертикальных электродов.
4. Определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

Произведем  заземляющего устройства:

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле: Ом -удельное сопротивление грунта - коэффициент сезонности Определяем придельное сопротивление совмещенного ЗУ по формуле:  Ом - расчетный ток замыкания  на землю

(3, 8,2)               (3, 8.6)

Определяем  расчетный ток замыкания на землю  по формуле: А - номинальное напряжение на  высшей стороне - длинна кабельной линии высшего  напряжения - длинна воздушной линии высшего  напряжения Требуемое по НН Ом на НН, принимаем Ом (наименьшее из двух). Определяем количество вертикальных электродов по формуле: без учета экранирования: , принимаем  шт с учетом экранирования , принимаем  шт - сопротивление одного вертикального электрода - коэффициент использования  вертикального электрода Определяем длину периметра закладки контурного заземления по формуле: м Расстояние  между электродами уточним с  учетом формы цеха. По углам устанавливаем по одному вертикальному электроду, а оставшиеся  – между ними. Для равномерного распределения электродов  принимаем шт, тогда:

(3, 8.6)                         (3, 8.9)       (3, 8.9)

Определяем уточненное значение сопротивления электродов: определяем уточненное значение сопротивления вертикального электрода по формуле: Ом определяем уточненное значение горизонтального электрода по формуле: Определяем фактическое значение заземляющего устройства по формуле: Ом Так как  < , следовательно заземляющее устройство работает эффективно, что и требовалось рассчитать.

(3, 8,11)             (3, 8.5)             (3, 8.8)

 

2.9 Расчет  электрического освещения

Назначение  искусственного освещения – создать благоприятные условия видимости, сохранить хорошее самочувствие человека и уменьшить утомляемость глаз. При искусственном освещении все предметы выглядят иначе, чем при дневном свете. Это происходит потому, что изменяется положение, спектральный состав и интенсивность источников излучения. Искусственное освещение производственного помещения должна обеспечивать достаточную освещенность рабочей поверхности и создавать благоприятное распределение яркости стен и потолка для зрения. Электрическое освещение делится на рабочее, охранное, аварийное. Рабочее освещение следует устраивать во всех помещениях зданий, где производятся работы.

Характеристика  цеха механической обработки: длинна цеха А=48 м; ширина В=з0 м; высота Н=8 м; площадь S=1440 м ; минимальная освещенность Emin=300 Лк; высота рабочей поверхности Нр=2.5; коэффициент отражения потолка =50%; коэффициент отражение стен =50%.

Определяем высоту потолка до рабочей поверхности по формуле: Определяем высоту светильника над рабочей поверхностью по формуле: Определяем расстояние между лампочками по формуле Определяем количество светильников по длине и ширине по формуле:  принимаем равное 8

принимаем равное5 Определяем общее количество светильников по формуле: Определяем индекс помещения по формуле: Определяем коэффициент отражения стен и потолка по формуле: % % Определяем коэффициент светового потока: Определяем  коэффициент запаса для помещений с малым выделение пыли: Определяем  коэффициент минимальной освещенности: Определяем световой поток одной люминесцентной лампы по формуле: Определим по каталогу стандартную лампу накаливания: Лампа ДРЛ-80 Определяем суммарную мощность всех ламп по формуле: