Расчет электроснабжения

                                                     СОДЕРЖАНИЕ:                                          Стр.:     

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………4

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

1.1. Светотехнический  расчет…………………………………………………………….......6

1.1.1. Выбор источников  света……………………………………………………………….6

1.1.2. Метод расчёта освещения и определение марки светильника…………………...….7

1.1.3. Расстановка  светильников………………………………………………………..…….8

1.2. Электротехнический расчет……………………………………………………………...9

1.2.1. Выбор защитных  аппаратов………………………………………………………......13

1.3. Аварийное  освещение…………………………………………………………………...14

1.3.1.Выбор защитных  аппаратов…………………………………………………………...17

2. СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

2.1. Расчет параметров электрооборудования……………………………………………………...18

2.2 Расчёт питающих кабелей от КТП до РП……………………………………………....20

2.3. Проверка кабелей по потере напряжения……………………………………………………...21

2.4. Выбор проводов от РП до станков……………………………………………………………..22

2.5. Выбор защитных аппаратов………………………………………………………………….....24

2.6. Выбор силового трансформатора……………………………………………………………....26

2.7. Расчет токов короткого замыкания…………………………………………………………….27

2.8. Компенсация  реактивной мощности…………………………………………………………...29

2.9. Расчет тепловой  завесы…………………………………………………………………………29

2.10. Расчёт кран-балки……………………………………………………………………………...30

2.11.Такелажные  работы……………………………………………………………………………..31

2.12. Расчёт контура заземления цеха……………………………………………………………....33

2.12.1.Определение  удельного сопротивления грунта…………………………………………….33

2.12.2.Определение  предварительного числа электродов………………………………………....34

3. Технико-экономическое  сравнение вариантов при выборе  трансформаторов………………..35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………………38 

ВВЕДЕНИЕ

• Определение категорийности электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения.

В отношении  обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на три  категории:

Первой  категории - электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Второй  категории - электроприемники перерыв электроснабжения, которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Третей  категории – все остальные электроприемники не попадающих под определения первой и второй категории.

У нас цех  второй категории т.к. при отключении он явно не попадает под определение  первой категории, но все, же подходит под определение второй категории, т.к. приведет к простою рабочих, а также может привести, в связи  с прекращением работы, к простою  других цехов, за счет прекращение ремонта  оборудования.

Вторая категория  должна обеспечиваться электроэнергией  от двух независимых взаимно резервирующих  источников питания. Для электроприемников  второй категории при нарушении  электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения  резервного питания действиями дежурного  персонала или выездной бригады.

• Выбор напряжения электрических сетей и режимы нейтрали трансформатора

Выбор того или  иного стандартного напряжения определяет построение всей системы электроснабжения промышленного предприятия. Для  внутрицеховых электрических сетей  наибольшее распространения имеет  напряжения 380/220В, основным преимуществом  которого является возможность совместного  питания силовых и осветительных  сетей. Наибольшая единичная мощность трехфазных электроприемников, получающих питание от системы напряжений 380/220В

• Выбор режима нейтрали сетей.

Нейтраль сети (соединение точек нулевого потенциала оборудования) может быть глухо заземлена, соединена с землей через активные или реактивные сопротивления (резонансно – заземленная нейтраль) и изолированная  от земли. В электроустановках до 1 кВ применяют трех проводные, четырех  проводные и пяти проводные сети как с глухо заземленной, так  и с изолированной нейтралью. Для нашего цеха мы выбираем глухозаземленную нейтраль.

• Выбор схемы электроснабжения.

На практике для электроснабжения цеховых электроприемников  радиальные и магистральные схемы  редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространения имеют  смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных  схем и пригодные для любой  категории электроснабжения. Обычно электроприемники первой и второй категории  запитываются от двух трансформаторов. Используем смешанную схему электроснабжения с запиткой от двух трансформаторов.

• Классификация помещений.

По условиям окружающей среды помещения бывают: сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с химически активной или органической средой, наружные помещения. Из условий задания сказано, что помещение влажное. Помещения  в отношении опасности поражения  людей электрическим током подразделяются: помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью, особо опасные и территории размещения наружных электроустановок. Наше помещение  можно отнести к помещению  повышенной опасности т.к. имеется  возможность коснуться одновременно токопроводящих частей электроустановок и заземлённых конструкций, так  же наличие ж/б пола. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

1. Светотехнический  расчет

1. Выбор источников света

Основными источниками света  являются:

• Лампы накаливания
• Люминесцентные лампы
• Газоразрядные лампы

Так как высота помещения более 4 метров – выбираем лампы ДРЛ 

  Достоинство ламп ДРЛ:

• Высокая световая отдача(до 55мл/Вт)
• Большой срок службы (10тыс ч)
• Компактность
• Не критичность и условие среды

  Недостатки:

• Преобладание в спектре сине-зеленой части
• Возможность работы только на переменном токе
• Необходимость включения через балластный дроссель
• Длительный процесс включения (7мин)

2. Метод расчёта освещения  и определение  марки светильника

    Метод коэффициента использования светового  потока применяют для расчета  общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных  затеняющих предметов. Мощность лампы выбирают по расчетному световому потоку Ф (лм), который определяют по формуле: 

Где :

E_min—минимальная допустимая освещенность по нормам, лк; = 300 лк

k- Коэффициент запаса; = 1.5

s=AB — площадь помещения (А и В — соответственно длина и ширина помещения, м= 918 м²

Z—коэффициент минимальной освещенности = 1,1

N—число светильников = 63шт.

η—коэффициент использования светового потока =66%

Принимают коэффициенты отражения стен р_с (50%), потолка р_п (30%), рабочей поверхности р_р (10%) и определяют индекс помещения.

По значениям  р_с, р_п, р_р и i находят в справочных таблицах коэффициент использования светового потока, 

i=S/h(A+B)=918 /3,2*(27+34)=4,7

По формуле  определяют расчетный световой поток  Ф лампы и подбирают ближайшую  лампу, причем световой поток выбранной  стандартной лампы должен быть не менее 0,9 и не более 1,2 расчетного.  

Выбираем  лампу ДРЛ 250 (Р = 250 Вт, Ф = 11000 лм)

Проверяем лампу  по допустимому световому потоку: 

 т.к -10% до +20% 
 

3. Расстановка светильников

Производим приблизительную (начальную) расстановку светильников: 

Рис. 1 Схема размещения светильников 

Освещение цеха разбито на 9 групп по 7 ламп в каждой. Расстояние меду лампами и между  рядами = 4 метра. 
 
 
 

2. Электротехнический  расчёт

Выбор числа  и сечения проводов по допустимой потере  напряжения:

Определяем расстояние в метрах от ЩО до последней лампы  ряда:

l_0.1 = l_0.9 = 19, 5 м

l_0.2 = l_0.8 = 15, 5 м

l_0.3 = l_0.7 = 11,5 м

l_0.4 = l_0.6 = 7, 5 м

l_0.5 = 3, 5 м

Измерения проводятся по составленному выше предварительному чертежу, а так же составляется однолинейная схема отходящих групп освещения:

Рис.2 Однолинейная схема рабочего освещения. 
 
 
 

Определяем приведённую  длину группы: 

L_пр1= L_пр9=19,5+24/2=31,5 м

L_пр2= L_пр8=15,5+24/2=27,5 м

L_пр3= L_пр7=11,5+24/2=23,5 м

L_пр4=l_пр6 =7,5+24/2=19,5 м

L_пр5=3,5+24/2=15,5 м 

Определяем мощность одной группы светильников: 

Где:

;

;

Определим общую  мощность освещения: 

Расчёт моментов нагрузок для рядов светильников: 

       Находим момент нагрузки для ряда светильников 1 – 9: 
 

       Находим момент нагрузки для ряда светильников 2 – 8: 
 

       Находим момент нагрузки для ряда светильников 3 – 7: 
 
 
 
 
 

       Находим момент нагрузки для ряда светильников 4 - 6: 

            Находим момент нагрузки для ряда светильников 5: 
 
 

где: – мощности рядов светильников (кВт). 
 

Определяем момент нагрузки питающей линии: 
 
 

где:

L– расстояние от ТП до ЩО (м).

N- число рядов;

P-мощность рядов; 
 

Определяем сечение  питающей линии: 
 
 

где:

 – коэффициент приведения моментов;

С = 46 – коэффициент, учитывающий количество проводов и фаз;

 – допустимая  потеря напряжения в линии  (%) 

Принимаем сечение  провода АВВГ (4×10),  
 

Находим действительную потерю напряжения в линии: 
 

где: – сечение провода питающей линии (мм²). 
 
 
 

Определяем сечение  от ЩО до ламп: 
 
 
 
 
 
 
 
 

Определим расчётный  ток ряда: 

Выбираем провод марки   ВВГ (3×2,5)    .            

Прокладываем  провода в коробах.

Проверяем выбранные  кабели по допустимому току: 
 
 

Так как  то сечение провода подходит для данных нагрузок.

Определяем ток  питающей линии: 
 
 
 
 

где:– мощность всех рядов светильников (кВт).

1. Выбор защитных аппаратов

Выбираем пластиковый  щиток , с автоматом на вводе тип ВА 51Г-31 и автоматами на групповую схему тип ВА51-25 в количестве 11(2 резервных) штук с не регулированной обратной зависимой характеристикой и тепловым расцепителем: 

Кз = 1.35

I_раб = 8,3*1,35 = 11,2А 
 
 
 
 

где:

– ток срабатывания теплового расцепителя (А);

– расчетный  ток нагрузки (А). 
 

На вводе ЩО ставим трёхполюсный вводной автоматический выключатель марки ВА 77-29 в количестве 1 шт: 
 

Кз = 1.35

I_раб = 26,6*1,35 = 35,9А 
 

 А 
 
 

После завершения расчётов рабочего и аварийного освещения  чертится схема размещения светильников (аварийных и рабочих), а так  же размещение ЩО и прокладки проводов и кабелей  см. Приложение1. 
 
 
 

3. Аварийное освещение

Аварийное освещение  подразделяется на два вида – для  эвакуации людей и для продолжения  работы.

Аварийное освещение  для эвакуации людей устанавливают  в помещениях на открытых площадках  для возможности безопасной эвакуации  людей при внезапном погасании  рабочего освещения. Такое освещение  выполняется в проходах цехов, коридорах  и лестничных клетках по линии  эвакуации людей. Данный вид освещения  должен, примерно, составлять 10% от рабочего освещения.

Аварийное освещение  для продолжения работы устаивается  в тех случаях, когда прекращение  работы из-за внезапного погасания  рабочего освещения может вызвать  взрыв, пожар, отравление или длительное расстройство технологического процесса. Данный вид освещения должен полностью  заменить рабочее освещение.

Рассчитываем  освещение для эвакуации людей. Для аварийного освещения применяются лампы смешанного света HWL –они могут использоваться вместо ламп накаливания, работают без П.Р.А. и не требуют компенсирующего конденсатора. Используются для освещения складских помещений и площадей. 

Выбираем лампу  HWL 160,  Ф = 3100 лм , 225В , 160Вт 

Так как  данная лампа – газоразрядная  то Е = 300 лк. 

Определим расчётный  световой поток: 
 

Устанавливаем по 3 лампы в ряду.

Кабель для  запитки щита аварийного освещения  подключаем от другого трансформатора.

Расчёты аналогичны ранее используемым:

ℓ_{прив 01 = 09} =16,5+ 18/2=22,5м

ℓ_{прив 02 = 08}  = 12,5+18/2=18,5м

ℓ_{прив 03 = 07}  =8,5+18/2=14,5м

ℓ_{прив 04 = 06}  =5+18/2=11м

ℓ_{прив 05}  =7+18/2=13м 

Определяем мощность (Р): 

Р_ряд = n_св ∙ Р_лампы = 3∙ 160 = 480 Вт = 0,48 кВт

ΣР_{всех рядов} =(27 +3) ∙ 160 = 4800 Вт = 4,8 кВт

3 – число  ламп на наружное освещение,  освещение ворот и дверей.

Определяем момент трёхфазной линии от ТП до щитка  аварийного освещения: 

М_{ТП – ЩО} = L_{ТП – ЩО} ∙ ΣР_{всех рядов} = 58∙ (0,48 ∙ 9) = 250 кВт 

 Определяем моменты однофазных линий: 

Находим момент нагрузки для ряда светильников 1 – 9: 
 

Находим момент нагрузки для ряда светильников 2 – 8: 
 

Находим момент нагрузки для ряда светильников 3 – 7: 
 

Находим момент нагрузки для ряда светильников 4 - 6: 

            Находим момент нагрузки для  ряда светильников 5: 
 

Определяем сечение  от ТП до ЩО: 

Выбираем  кабель марки АВВГ (4 х 2,5) мм²  (Ι_доп = 17 А) 
 
 
 

Определение потерь в проводе от ТП до ЩО: 
 

Определяем сечения  проводов групповых линий: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выбираем  кабель марки ВВГ (3×1,5)    (Ι_доп. = 24 А)

Определяем расчётный  ток (I_расч.) в групповых линиях и вводном проводе: 
 
 

1. Выбор защитных аппаратов:

      Выбор групповых автоматических выключателей:

Кз = 1.35

I_раб = 2,3*1,35 = 3,1А

Выбираем однополюсные автоматические выключатели марки  ВА 51-25 и устанавливаем для защиты групповых линий сети аварийного освещения в количестве 11 шт. (2 резервных):

I_ном =25А

I_расц = 4А

I_расц. ≥ I_раб.

4 ≥ 3,1А 
 

Выбор вводного автоматического выключателя:

Кз = 1.35

I_раб = 7,69*1,35 = 10,3А

Выбираем трёхполюсный автоматический выключатель марки ВА 51-25 и устанавливаем его для защиты вводной линии сети аварийного освещения количестве 1 шт:

I_ном =25А

I_расц = 12,5А

I_расц. ≥ I_раб.

12,5 ≥ 10,3А 

Выбираем пластиковый  щиток на 11 групп + вводной трёхфазный автомат. 
 
 
 

2. СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРОБОРУДОВАНИЕ

2.1     Расчет параметров электрооборудования

       Табл.1 Параметры электрооборудования. 
 
 
 

Определяем среднюю  активную нагрузку: 
 

Где : 
 

Определяем  среднюю реактивную нагрузку: 
 
 

Определяем эффективное  число электроприемников: 

Определяем расчетную  активную нагрузку: 

кВт; 

Определяем расчетную  реактивную нагрузку: 

кВАР; 

где:

 – коэффициент реактивной мощности; 
 
 

Определяем расчетную  полную нагрузку: 

кВА;

Определяем расчетный  ток нагрузки: 
 
 
 

Для остальных  РП расчеты ведутся аналогично.  
 
 
 
 
 

2.2    Расчёт питающих кабелей от КТП до РП 

На  участке от Тр1 до РП 1 
 

Определяем потребляемую мощность от КТП до РП 1: 

кВА; 

Определяем расчетный  ток от КТП до РП 1: 
 
 

Для линии от Тр1 до РП1 включая мощность РП3 и кран балки выбираем кабель ААБ (3×35) + (1×25),I=135 А. Прокладываем кабель в траншее.  

На  участке от РП 1до РП 3 

Определяем расчетный ток от РП 1 до РП3:

Для линии 2-3 выбираем провод АПВ (3×25) + (1×16),I=70 А.   

 Прокладываем провод в коробе  

На  участке от Тр2 до РП 2 
 
 

Для линии от КТП до РП2 включая мощность  тепловой завесы выбираем кабель ААБ (3×35) + (1×25),I=135 А. Прокладываем кабель в траншее. 
 
 
 
 
 
 

_{2.3   Проверка кабелей на по потере напряжения} 
 

_{Проверка  осуществляется по данной формуле:} 
 

Где: 
 
 
 

Расчёт  потерь от РП1 до РП3 (перемычка):