Электроснабжение цеха машиностроительного завода

Сечение проводников линий  электропередачи должно быть таким, чтобы провода не перегревались  при любой нагрузке в нормальном рабочем режиме, потеря напряжения в линиях не превышала установленные  пределы, а плотность тока соответствовала  экономической.

В нашем случае используется распределительная сеть напряжением 10 кВ, выполненная кабельной линией.

1 Определяем расчетную  мощность цеха , кВА

 

 

2 Определяем суточный  расход электроэнергии электроприемников  цеха 

                 (4.1.2)

где - средняя нагрузка за смену; - продолжительность смены (8 ч); - количество смен по заданию – 2.

3 Определяем годовой расход  электроэнергии ,

             (4.1.3)

4 Определяем число часов использования максимальной нагрузки в год

(4.1.4)

5 Определяем экономическую  плотность тока для кабелей  с бумажной изоляцией и алюминиевыми  жилами 

6 Определяем расчетный  ток и количество питающих  кабелей , А

(4.1.5)

7 Определяем экономическое сечение кабеля ,

(4.1.6)

8 Выбираем сечение кабеля  по условию 

    

Выбираем кабель

 

4.2 Выбор вакуумного  выключателя

 

Вакуумный выключатель предназначен для коммутации (операций включения-отключения) электрического тока и отключения токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.

1) Выбираем аппарат защиты по условиям

 

 

 

 А

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL – 10 – 12,5/1000У2 по справочной литературе .

2) Проверяем аппарат защиты:

а) по коммутационной способности

 

где – начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания, кА; = 10 кА.

12,5 > 10

б) на термическую стойкость

 

(4.2.1)

(4.2.2)

где - ток термической стойкости, А;

- время протекания тока термической стойкости, с;

- тепловой импульс тока  КЗ, ;

- время отключения КЗ, с;

- время действия релейной защиты, с;= 0,15 с;

- полное время отключения  выключателя, с;

- постоянная  времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с; для электрических сетей напряжением 6…10 кВ   = 0,01 с.

 с

 

 

в) на электродинамическую  стойкость

 

где - ток электродинамической стойкости, А.

,    (4.2.3)

где - ударный ток КЗ, А;

- ударный коэффициент тока КЗ, А; = 1,365.

 

 

3) Определяем минимальное  сечение кабеля  по условию  допустимого нагрева при коротком замыкании

(4.2.4)

где – коэффициент, зависящий от дополнительной температуры при КЗ и материала проводника; для кабелей с бумажной изоляцией и аллюминевыми жилами .

 

По условиям проверки выбираем новый кабель ААБл ; А.

 

5 Распределительная  сеть цеха

5.1 Описание схемы.  Расчет нагрузок по узлам сети

 

Схемы электроснабжения бывают магистральные, радиальные и смешанные.

Радиальные схемы применяют  для питания сосредоточенной  нагрузки большой мощности при не равномерном размещении ЭП в цехи или группами на отдельных его  участках, а также для питания  ЭП во взрывоопасных, пожароопасных  и пыльных помещениях. Радиальные схемы выполняются кабелями и  изолированными проводами. Достоинствами  радиальных схем является их надёжность, так как авария на одной линии  не влияет на работу ЭП подключённых к  другой линии. Недостатком радиальных схем является малая экономичность, связанная со значительным расходом проводникового материала, труб, распределительных  шкафов, большого число защитной и  коммутационной аппаратуры.

Магистральные схемы целесообразнее применять для питания силовых  и осветительных нагрузок распределённых относительно равномерно по площади  цеха, а также для питания групп  ЭП принадлежащих одной технологической  линии. При магистральных схемах, одна питающая магистраль обслуживает  несколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха. Магистральные  схемы имеют высокую гибкость сети, но они менее надёжны, чем  радиальные, так как при повреждении  из строя выходит большое количество ЭП. Достоинствами магистральных  схем являются более высокая экономичность  по сравнению с радиальными схемами.

Для нашего цеха целесообразнее выбрать смешанную схему электроснабжения (приложение Б).

Проведем расчет нагрузок по узлам сети. Это позволит правильно  и наиболее экономично выбрать аппараты защиты, распределительные пункты, сечения жил кабелей и шинопроводов.

1 Определяем отношение  наибольшей мощности электроприемника к наименьшей

(5.1.1)

2 Определяем коэффициент  использования

(5.1.2)

3 Определяем эффективное  число электроприемников в зависимости от

• , при ;
• по справочной литературе [6], при

4 Определяем коэффициент  максимума  и по справочной литературе [6]

5 Определяем максимальные  нагрузки цеха за наиболее  загруженную смену

(5.1.3)

(5.1.4)

(5.1.5)

(5.1.6)

Расчет  для узла 2, 3, 4

Таблица 5.1 – Расчет для узла № 2, 3, 4

№ узла	, шт	, кВт
2	5	68	9,5	3	57	0,6	0,84	3,75
3	13	212,5	9,5	12	207	0,92	0,97	12
4	10	250	12,5	10	250	1	1	9,5

 

Примеh – Расчет выполнен для узла №1

1

2

3 

4 ;

5 кВт

  кВАр

  кВА

  А

Результаты расчета для  остальных узлов представлены в  таблице 5.1.1 

5.2 Выбор шинопроводов  и распределительных пунктов

 

1 Выбираем автоматический  выключатель по условиям

если ,     если ,

     

     

    

    

где ;

2 Выбираем шкаф распределительный по условию

 

3 Выбираем распределительный  шинопровод по условию

 

4 Выбираем сечение шин распределительного устройства низкого напряжения подстанции по условию

 

Пример – Расчет выполнен для узла №1

1 В 
   А

 А

 А

Выбираем автоматический выключатель А3730Б ( А; А; А)

2

Выбираем шкаф распределительный  ПР 8501-1155-(4×100+2×250)

Выбираем кабель АВВГ 3×120+2×70-1

Шинопроводы, распределительные  пункты и аппараты защиты для остальных  узлов приведены в таблице 5.2.1

 

5.3 Расчет заземляющего  устройства

 

Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением, могут во время аварии оказаться  под напряжением, что обусловливает  опасность поражения электрическим  током обслуживающего персонала.

Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям позволяет защитное заземление. Заземление снижает до безопасного значения потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановок, оказавшихся под напряжением при аварии..

Сопротивление заземляющих  устройств для электроустановок при различных напряжениях должно применяться в соответствии с  нормами ПУЭ.

Способы выполнения защитного  заземления зависят от системы электроснабжающей  сети и напряжения электроустановки.

Для выполнения заземляющего устройства используем трубы диаметром 50 мм и длиной 2,5 м, забиваемые на глубину 0,7 м.

1 Определяем сопротивление  растекания одиночного заземлителя , Ом по формуле

(5.3.1)

2 Определяем необходимое  число заземлителей

(5.3.2)

Определяем : для ,

для ,

3 Определяем сопротивление  растекания полосового горизонтального  заземлителя , Ом

  (5.3.3)

4 Определяем сопротивление растекания всех вертикальных заземлителей с учетом экранирующего влияния , ом

(5.3.4)

5 Определяем сопротивление  растеканию горизонтальной заземляющей  полосы с учетом экранирующего  влияния , Ом

(5.3.5)

6 Определяем сопротивление всего заземляющего устройства , Ом

(5.3.6)

Так как сопротивление  заземляющего устройства, то считаем что число заземлителей выбрано верно.

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте, на основании полученного задания, спроектировано электроснабжение участка  кузнечно-прессового  цеха.

Особенностями цеха является наличие мощных ЭП, работающих в  повторно кратковременном режиме. По категории надежности электроприемники относятся ко второй категории электроснабжения. Согласно требованиям ПУЭ, питание ЭП данной категории осуществляется от  двухтрансформаторной комплектной подстанции.

При определении мощности трансформатора расчет произведен за наиболее загруженную смену. Для  выбора оптимальной мощности трансформатора и экономии электроэнергии применена  компенсация реактивной мощности. Месторасположение  комплектной трансформаторной подстанции выбрано как можно ближе к  центру нагрузок, что позволяет наиболее рационально построить схему  электроснабжения.

Электроосвещение цеха выполнено  на основе светильников с лампами  ДРЛ-750 М. Выбор данного типа ламп основан на следующих критериях: высокая светоотдача, большой срок службы.

Внутрицеховое электроснабжение выполнено распределительными шинопроводами (ШРА-73-250), достоинством которых является простота обслуживания, большая устойчивость к динамическим и термическим составляющим токов короткого замыкания, а так же возможность расширять и гибко модернизировать существующую схему электроснабжения цеха, не прибегая к большим материальным затратам.

Для минимизации возможности поражения током рабочего персонала в цеху выполняется заземление всего электрооборудования. Токоведущие части выполнены закрытыми. Все ЭП получают питание через аппараты защиты.

 

Литература

 

1 Блочные комплектные  трансформаторные подстанции GLAR. Руководство по проектированию. Балтэнергомаш, 2010.

2 Выключатели вакуумные серии BB/TEL. Руководство по эксплуатации. РК Таврида электрик, 2010.

3 Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат2008.

4 Сибикин Ю.Д. Электроснабжение  промышленных и гражданских зданий  – М.: Издательский центр «Академия», 2006.

5 Сибикин Ю.Д. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок/ Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин. — М.: Высш. шк., 2003.

6 Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. – М.: ФОРУМ: ИНФРА, 2003.