Проект электроснабжения и электрооборудования цеха механической обработки деталей

Содержание Введение.

1. Характеристика объекта.

1.1 Классификация по взрыво — и пожаро — безопасности.

2. Расчетная часть.

2.1 Расчёт освещения.

2.2 Электрическая мощность с учетом коэффициета спроса и коэффициента использования.

2.3 Выбор мощности трансформаторов.

2.4 Расчёт токовой нагрузки на силовые кабели.

2.5 Схема замещения.

2.6 Расчёт токов короткого замыкания.

2.7 Расчет токов однофазного короткого замыкания на землю.

2.8 Расчёт и выбор аппаратов защиты.

2.9 Проверочный расчет заземляющего устройства.

2.10 Расчёт компенсирующего устройства Заключение Список использованных источников Приложения цех освещение нагрузка токовая.

Введение

Системой электроснабжения называется совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

В условиях производства, где задействована основная часть технологических агрегатов, надёжность системы электроснабжения играет важную роль.

Целью данного курсового проекта является проектирование электроснабжения и электрооборудования цеха обработки корпусных деталей. Основное оборудование размещено в станочном отделении. Также в цехе предусматриваются вспомогательные, служебные и бытовые помещения различного назначения.

Задачами курсового проекта являются расчет и выбор схемы электроснабжения, расчет электрических нагрузок, компенсации реактивной мощности, защитного заземления, выбор оборудования трансформаторной подстанции и кабельных линий и др.

Электрооборудование цеха обработки корпусных деталей относится ко II категории надежности, так как при перерыве в электроснабжении произойдет остановка оборудования, массовый простой рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта, массовый недоотпуск продукции.

Электроприемники II категория рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Применение научно — технической литературы и современной информации, позволило оптимально решить все приведённые в задании вопросы.

1. Общая часть.

1.1 Характеристика объекта Цех обработки корпусных деталей (ЦОКД) предназначен для механической и антикорозионной обработки изделий. Он содержит станочное отделение, гальванический и сварочный участки. Кроме того, имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.

Цех получает ЭСН от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП 0,8 км, а от энергосистемы до ГПП — 16 км.

Низкое напряжение на ГПП 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен 2. Потребители относятся к 2 — 3 категории надежности ЭСН Грунт в районе цеха — суглинок при температуре + 5 °C. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 м каждый.

Размеры цеха, А Ч В Ч Н= 48 Ч 30Ч 8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,6 м.

Перечень ЭО ЦОКД приведен в таблице 1.

Таблица 1 — Перечень оборудования.

1.2 Классификация помещения К врывооопасным помещениям относятся — помещения с возможным образованием взрывоопасной смеси из взвешенных частиц и воздуха в нормальных условиях.

Т.к. производство в ЦОКД не связано с обработкой, производством веществ возможных привести к образованию взрывоопасной смеси из взвешенных частиц и воздуха из этого следует, что ЦОКД не относится к врывооопасным помещениям. Поэтому при проектировании схем ЭСН не требуется использование взрывозащищенного оборудования.

К электроопасным помещениям относятся:

c токопроводящей пылью, оседающей на электрооборудовании;

возможно соприкосновение одновременно с корпусом электрообору-дования и конструкциями, связанными с землёй;

с токопроводящими полами (металл, земля, ж/бетон, кирпич и т. п.).

Т.к. ЦОКД имеет электрооборудование, то цех относится к категории электроопасных, из этого следует что при проектировании цеха следует учесть установку необходимых защитных устройств.

2. Расчетная часть.

2.1 Расчет освещения Определяем площадь помещения цеха, S, м2, первого этажа по формуле:

(1).

где a — длина цеха, м;

b — ширина цеха, м.

S = 48•30=1440м2.

Аналогично определяем площади основного и вспомогательных помещений и данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 — Площади основного и вспомогательных помещений.

Определяем высоту подвеса светильников, hc, м, по формуле:

(2).

где h — высота помещения, м.

Основные помещения.

.

Вспомогательные помещения.

.

Принимаем окраску стен и потолка:

Основные помещения:

сс = 70%;

сп = 50%;

с0 = 30%.

Вспомогательные помещения:

сс = 70%;

сп = 50%;

с0 = 30%.

Принимаем минимальную освещенность, Еmin, лк, из учета вида работ. Минимальная освещенность, Еmin, лк, для основных и вспомогательных помещений приведена в таблице 2.

Рассчитываем показатель помещения по формуле:

(3).

где a — длина помещения, м;

b — ширина помещения, м;

h — высота помещения, м.

Обозначим: i1 — ТП; i2 РУ; i3 — Сварочный участок; i4 — Бытовка; i5 — Кабинет начальника цеха; i6 — Склад; i7 — Гальванический участок; i8 — Вентиляторная; i9 — Станочное отделение.

i1 =.

Остальные расчеты выполняем аналогично, и данные сводим в таблицу 3:

Таблица 3 — Показатели помещений.

По показателю помещения и коэффициенту отражения, находим коэффициент использования (см. Приложение А):

Таблица 4 — Коэффициенты использования.

Выбираем марку ламп для основного и вспомогательных помещений по справочнику.

Принимаем для основного (станочного) помещения марку светильника типа РСП05/ГО3Х250. Выпускается для ламп ДРЛ250 и применяется для нормальных производственных помещений и является основным.

Для вспомогательных (бытовых) помещений выбираем светильники марки ЛСПО2Х40 с люминесцентными лампами ЛБ-40.

Таблица 5 — Характеристика ламп.

Определяем количество ламп для основного помещения по формуле:

(4).

где.

S — площадь помещения, м2;

КЗ — коэффициент запаса в пределах 1,2…1,5, (принимаем 1,2);

Zкоэффициент минимальной освещенности 1,1…1,3, (принимаем 1,2);

Ф — световой поток лампы;

— Коэффициенты использования;

Еmin — минимальная освещенность.

Рассчитаем количество ламп для основного отделения:

Округляем до n=64шт.

Производим проверочный расчет, который удовлетворял бы условию:

(5).

где.

S — площадь помещения, м2;

КЗ — коэффициент запаса в пределах 1,2…1,5, (принимаем 1,2);

Zкоэффициент минимальной освещенности 1,1…1,3, (принимаем 1,2);

Ф — световой поток лампы;

nколичество ламп;

— Коэффициенты использования.

отклонение находится в пределах допустимых значений, т.к. условие удовлетворяется, то принимаем расчетное количество ламп n = 64шт.

Рассчитаем количество ламп и светильников для вспомогательных помещений на каждый этаж.

ТП Производим проверочный расчет, который удовлетворял бы условию:

отклонение находится в пределах допустимых значений, т.к. условие удовлетворяется, то принимаем расчетное количество ламп n = 2шт.

Остальные расчеты выполняем аналогично, и данные сводим.

в таблицу 6:

Таблица 6 — Количество ламп в помещениях.

Определяем мощность освещения.

Определяем мощность освещения в основном помещении, P, кВт:

(6).

где.

n — количество ламп;

Рлмощность лампы.

Аналогично определяем мощность освещения в служебных и бытовых помещениях, и данные сводим в таблицу 7:

Таблица 7 — Мощность освещения в служебных и бытовых помещениях.

Общая мощность освещения:

(7).

где.

Р цехмощность освещения в основном помещении, кВт;

Рсл — мощность освещения в служебных и бытовых помещениях.

(8).

освещение выполнено газонаполненными лампами (cosц = 0,95), и люминисцентными (= 0,6).

2.2 Электрическая мощность с учеток коэффициета спроса и коэффициента использования Определяем расчетную мощность группы однородных по режиму работ электрических приемников:

Группа I: Продольно-фрезерные, горизонтально-расточные, агрегатно расточные, плоскошлифовальные, токарно-шлифовальные станки, радиально сверлильные, алмазно-расточные станки. cos ц = 0,5; =1,73; Кс=0,16; Ки=0,14; (см. Приложение Г).

(9).

Где Рном1 — номинальная мощность электрического приемника.

;

.

Группа I I: Вентиляторы cos ц = 0,8; =0,75; Кс=07; Ки=0,6; (см. Приложение Г).

;

? Рном2=2 29=40кВт;

=0,240=8кВт.

Группа III: Краны консольные cos ц = 0,5; =1,73; Кс=0,2; Ки=0,1; ПВ = 25%:

;

? Рном3=6•5•=15кВА;

=0,2•15=3кВА.

Группа IV: Гальванические ванны: cos ц = 0,95; =0,33; Кс=0,8; Ки=0,75:

;

? Рном4=5*30=150кВт;

=0,8*150=120 кВт.

Группа V: Сварочные машины: cos ц = 0,35; =2,76; Кс=0,35; Ки=0,25; ПВ=60%.

;

? Рном6=4•60• =185,9кВт;

=0,35•185,9=65кВт.

Определяем основную мощность для каждой группы:

Группа I:

(10).

где Рр1- расчетная мощность группы однородных по режиму работ электрических приемников.

.

Группа II:

;

.

Группа III: ;

.

Группа IV:

;

.

Группа V:

;

.

Всего:

Sоб=S1+S2+S3+S4+S5, (11).

где.

Sполная мощность.

Sоб =59,5+10+6+126,3+185,7=387,5 кВА;

S = Sоб + Sос, (12).

где.

— полная мощность;

Sоб — полная мощность групп;

Sос — полная мощность освещения.

S =387,5+33=420,5кВА.

2.3 Выбор мощности трансформаторов Нагрузка на трансформатор не должна превышать 0,8 от номинальной мощности трансформатора:

Определяем расчетную мощность трансформаторов:

; (13).

.

по справочнику выбираем марку трансформатора с учетом условия:

Таблица 8 — Параметры силового трансформатора.

где.

S — полная мощность;

U1Н — номинальное первичное напряжение;

U2Н — номинальное вторичное напряжение;

uк — напряжение КЗ в процентах от номинального;

Рх — мощность потерь холостого хода;

Рк — мощность потерь КЗ;

i0 — ток холостого хода в процентах от номинального.

Определяем коэффициент загрузки:

. (14).

где S — расчетная полная мощность трансформатора;

Sном — номинальная полная мощность трансформатора.

.

2.4 Расчет токовой нагрузки на силовые кабели Производим выбор силовых кабелей с учетом токовой нагрузки, мощности и допустимых потерь напряжения.

Выбираем кабель на 10кВ (по справочнику) Далее выбор и проверку кабеля производим по номограмме.

Выбираем кабель «1» и «2» на 0,4кВ от ТП до РУ.

Определяем расчетный ток.

Принимаем по 4 кабеля в одной линии от ТП к РУ.

(15).

где.

Smax — Общая мошность;

N — число кабелей;

Un — напряжение проходящее через кабеля.

Определяем экономическую целесообразность сечения:

(16).

где.

Ip — ток сечения;

Jэк — экономический коэффициент.

Округляем до стандартного F = 50.

Принимаем кабель АВВГ4×50;

Проверяем по длительно допустимому току в аварийном режиме:

(17).

120А>103,2A.

Условие выполняется. Принимаем 4 кабеля АВВГ4×50 в линии ТП-РУ.

Т.к. мощность между секциями почти одинаковая, то выбираем кабель одной марки (разница 11,22кВт).

Мощность нагрузки: РУ 1 = 214,24 кВт; РУ 2 = 203,02кВт.

Освещение на РУ2.

Ток: 103,2А;

Длина: м;

Марка кабеля: АВВГ4×50.

Допустимый ток: 120А.

Аналогично производим остальные расчеты и данные сводим в «Кабельный журнал» приложение Д.

2.5 Схема замещения Схему составляем только для одной цепи питания электропотребителя.

10 кВ Рисунок 1 — Схема замещения.

Для сети 10 кВ принять:

Zсис = 10 Ом;

Rсис = 5 Ом.

(18).

где.

Zсис — полное сопротивление системы;

Rсис — активное сопротивление системы;

Хсис — индуктивное сопротивление системы.

По выбранным силовым кабелям, рассчитываем активные и реактивные сопротивления.

Рассчитываем сопротивления трансформатора Определяем напряжение КЗ трансформатора:

(19).

где.

Uном — номинальное напряжение силового трансформатора;

Uк,% - напряжение КЗ трансформатора ТМ-400/6 -10 в процентах принимаем из приложения Е:

Определяем номинальный ток трансформатора:

(20).

где.

Sн — номинальная мощность силового трансформатора, кВА;

Uном — номинальное напряжение силового трансформатора.

Определяем полное сопротивление трансформатора:

(21).

где.

Uк,% - напряжение КЗ трансформатора ТМ-400/6−10;

Iном — номинальный ток трансформатора.

Определяем активное сопротивление трансформатора:

(22).

где.

— мощность КЗ трансформатора (берем из таблицы 8);

Iном — номинальный ток трансформатора.

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

(23).

где.

Zт — полное сопротивление трансформатора;

Rт — активное сопротивление трансформатора.

Рассчитываем сопротивления кабеля «3» от РУ 1 до ШР 1.

Определяем активное сопротивление кабеля:

(24).

где.

r0 — удельное сопротивление кабелей и проводов, Ом (см. Приложение Д);

l — длина участка сети, м.

Определяем индуктивное сопротивление кабеля:

(25).

где.

Х0 — удельное сопротивление кабелей и проводов;

l — длина участка сети, м.

Рассчитываем сопротивления кабеля от ШР1 до станка 1:

Определяем активное сопротивление кабеля:

(26).

где.

r0 — удельное сопротивление кабелей и проводов, Ом;

l — длина участка сети, м.

Определяем индуктивное сопротивление кабеля:

(27).

где.

Х0 — удельное сопротивление кабелей и проводов;

l — длина участка сети, м.

2.6 Расчет токов короткого замыкания.

Рассчитываем ток КЗ в 1 точке:

(28).

где.

UС — напряжение сети в точке КЗ;

— суммарное полное сопротивление сети до точки КЗ;

(= Zсис).

Iкз.1 = К1 = 505А.

Рассчитываем ток КЗ во 2 точке:

Приводим данные значения Rсис и Хсис из 10кВ сети в значения для сети 0,4кВ, по формулам:

(29).

(30).

(31).

где UВН — напряжение трансформатора с высокой стороны;

UНН — напряжение трансформатора с низкой стороны.

Определяем активное суммарное сопротивление до точки КЗ 2:

(32).

Определяем индуктивное суммарное сопротивление до точки КЗ2:

(33).

Определяем полное суммарное сопротивление до точки КЗ2:

(34).

Iкз.2 = К2 = 5882 А.

Рассчитываем ток КЗ в 3 точке:

Определяем активное суммарное сопротивление до точки КЗ 3:

(35).

Определяем индуктивное суммарное сопротивление до точки КЗ3:

(36).

Определяем полное суммарное сопротивление до точки КЗ 3:

(37).

(38).

Iкз.3 = К3 = 6666,6А.

Рассчитываем ток КЗ в 4 точке:

Определяем активное суммарное сопротивление до точки КЗ 4:

(39).

Определяем индуктивное суммарное сопротивление до точки КЗ4:

(40).

Определяем полное суммарное сопротивление до точки КЗ4:

(41).

Iкз.4 = К4 = 4706А.

2.7 Расчет токов однофазного короткого замыкания на землю.

— минимальный ток однофазного металлического короткого замыкания, определяется для проверки чувствительности и селективности действия защит.

При большой мощности питающей энергосистемы (xc< 0,1хт) ток однофазного метал-лического к.з. находится по выражению:

(42).

где.

Uф — фазное напряжение сети, В;

zпт — полное сопротивление петли фаза — нуль от трансформатора до точки к.з. найденное из расчетов, Ом;

— полное сопротивление понижающего трансформатора токам однофазного к.з. находятся по выражению:

(43).

где.

х1Т и r1Т индуктивное и активное сопротивления трансформатора прямой последовательности;

х2Т и r2т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора обратной последовательности;

хот и r0Т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора.

нулевой последовательности;

xС и rС — индуктивное и активное сопротивления системы.

Для определения rПТ заметим, что индуктивные и активные сопротивления токам обратной последовательности для трансформаторов, воздушных и кабельных линий равны сопротивлениям прямой последовательности т. е.:

(44).

Индуктивные и активные сопротивления для нулевой последовательности вычисляются по формулам:

Трансформаторы У/Ун:

(45).

Четырёхжильные кабели:

(46).

Шинопроводы ШМА:

(47).

Данные об активных индуктивных сопротивлениях прямой последовательности берут израсчетов по определению проведенных выше.

Найдем ток однофазного к.з. в точке К2:

По расчётам, проведённых нами выше, найдено:

xт =0,02Ом;

rт. =0,009Ом;

хС =0,014 Ом;

rС=0.008 Ом.

Для удобства расчетов переведем сопротивления в миллиомы (мОм):

xт=20мОм;

rт = 9мОм;

хс= 14мОм;

rс.= 8 мОм.

(48).

Для точки к.з.3 необходимо дополнительно определить сопротивление петли (zПТ):

(49).

Из предыдущих расчетов нами найдены:

r1к=0,002 Ом;

x1К=0,0004 Ом.

Определим сопротивления петли:

r0К =r1К=7,5 мОм;

(50).

=;

(51).

=.

(52).

=.

Ток замыкания на землю в точке К.З.:

Результаты расчётов сводим в таблицу 9:

Таблица 9. — Результаты расчётов токов короткого замыкания.

2.8 Выбор аппаратов защиты (автоматов и предохранителей) по токовой нагрузке в кабельной линии Выбираем предохранитель FU 1 FU 2, FU 3, FU 4(сварочные аппараты):

(53).

Рассчитываем предохранители для оборудования с электродвигателями Марка предохранителя ПН2−250(200).

Рассчитываем предохранители для оборудования с электродвигателями (FU12,13).

где к — коэффициент, при защите электродвигателей с К.З. ротором и легком пуске (длительностью от 2 — 5с.) принимается равным 2,5.

Марка предохранителя НПН-15(10).

Остальные расчеты выполняем аналогично и данные сводим в таблицу 10:

Таблица 10 — Предохранители.

Выбор автоматов Автоматы выбираются согласно условиям:

— линия без ЭД;

— для линии 1 одним ЭД;

— для групповой линии с несколькими ЭД;

где — номинальный ток автомата, А;

— номинальный ток расцепителя, А;

— максимальный ток в линии, А;

— номинальное напряжение автомата, В;

— напряжение сети, В;

Премеры расчетов:

— автомат (Т1-РУ1).

Выбираем ВА52−39 (320).

Дальнейшие расчеты выполняем аналогично, данные приводим в таблицу11.

Таблица11. Автоматы.

2.9 Проверочный расчет заземляющего устройства Задача расчёта — выбрать тип заземляющего устройства, определить число заземлителей.

Устанавливаем по ПУЭ значение сопротивления заземляющего устройства цеха 0,4 кВ:

Заземляющее устройство выполняем в виде контура из полосы 40×4 мм, проложенной на глубине 0,7 м вокруг цеха и стальных стержней длинной 5 м., диаметром 12 мм на расстоянии 14 м друг от друга. Контур закладывается на рас-стоянии 1 м от границы площади занимаемой электрооборудованием цеха.

Удельное сопротивление суглинок — 100 Ом. м.

Определяем удельное сопротивление для вертикальных и горизонтальных электродов по формуле.

(53).

где.

Ксезравен 1,3…1,45 — коэффициент сезонности для вертикальных.

электродов;

Ксезравен 2,5…3,5 — коэффициент сезонности для горизонтальных электродов;

— удельное сопротивление грунта:

Определяем сопротивление одного заземляющего электрода:

(54).

Определяем число вертикальных заземлителей:

(55).

где — равно 0,52 — коэффициент использования заземлителей.

Определяем сопротивление заземляющей полосы:

(56).

где.

b — равно 40. 10−3 мширина горизонтального заземлителя;

l — длина полосы.

l = 14. 180= 2520 м.

t — равна 0,7 м — глубина заложения горизонтального заземлителя.

Определяем сопротивление полосы в контуре:

(57).

где.

— равен 0,34 — коэффициент использования.

Найдем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:

(58).

Определяем уточненное число заземляющих электродов:

(59).

т.е. окончательно принимаем число вертикальных заземлителей равное 66 шт.

Определяем сопротивление заземляющего устройства:

(60).

Данный расчет удовлетворяет требованиям ПУЭ (- соблюдено.).

2.10 Расчёт компенсирующего устройства Определяем расчётную экономическую мощность компенсирующего устройства () по формуле:

(61).

где.

— коэффициент загрузки трансформаторов;

— полная присоединённая мощность цеха;

— доля установленной мощности асинхронных двигателей и сварочных трансформаторов.

Присоединённая мощность цеха.

= 421,4 кВА.

Доля асинхронной и сварочной нагрузки.

=90%.

Коэффициент загрузки трансформаторов.

=0,84.

По справочнику выбираем компенсирующее устройство КРМ — 0,4−225−15УЗ, номинальной мощностью 225 квар.

Заключение

В курсовом проекте на тему «Проект электроснабжения и электрооборудования цеха механической обработки деталей» был выполнен расчёт осветительной сети, в которых были выбраны лампы типа ДРЛ-250 в количестве 24 шт. и светильники типа ЛБ — 65 в количестве 62 шт.

Был также произведён расчёт электрических нагрузок, в ходе которого были выбраны два трансформатора типа ТМ-160/10 с учётом дополнительной нагрузки в перспективе развития участка.

Рассчитаны и выбраны аппараты защиты на стороне высшего и низшего напряжения. Произведён расчёт токов в одной точке короткого замыкания. Были рассчитаны и выбраны кабели марок: АПВГ — на высшее напряжение АВВГна низшее напряжение.

В расчёте заземления было выбрано число вертикальных заземлителей и рассчитано сопротивление заземляющего контура.

Произведён расчёт и выбор компенсирующего устройства с целью повышения коэффициента мощности данного цеха.

Список литературы

Алиев И. И. Справочник по электрооборудованию и электротехнике. -Ростов н/Д.: Феникс, 2007.

Гольстрем В.А., Иваненко А. С. Справочник энергетика промышленных предприятий — К.: Техника, 2009.

Коновалова Г. П. Электроснабжение промышленных предприятий — М.: Энергоатомиздат, 2008.

Липкин Б. Ю. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. — М: Высшая школа, 2010.

Медведев Г. Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. — М: Недра, 2007.

Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций.-М.: Энергоатомиздат, 2008.

Правила устройства электроустановок М.:Энергоатомиздат, 2003.

Самохин Ф. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. — М. Недра, 2010.

Сибикин Ю.Д., Сибикин М. Ю. Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий. — М.: Высшая школа, 2009.

Фёдоров А. А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 2007.

Шеховцев В. П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. — М.:Форум — ИНФРА, 2008.

Приложение, А Таблица А.1 — Коэффициент использования для освещения.

Приложение Б Лампы серии ЛБ, ЛД люминесцентные имеют следующие технические характеристики:

Приложение В Лампы ДРЛ.

Приложение Г Рекомендуемые значения коэффициентов.

Приложение Д Кабельный журнал.

Приложение Е Трехфазные масляные двухобмоточные трансформаторы.

Приложение Ж Технические характеристики предохранителей серии НПН и ПН2.

Приложение И Удельное сопротивление грунта.

www.