Разработка схемы электроснабжения предприятия и расчет распределительной сети напряжением свыше 1кВ

• Введение
• 1. Краткое описание технологического процесса
• 2. Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии предприятия
• 3. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов
• 3.1 Выбор электродвигателей производственных механизмов
• 3.2 Выбор магнитных пускателей и тепловых реле для двигателей станков
• 3.3 Выбор плавких предохранителей
• 4. Определение электрических нагрузок
• 5. Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети
• 6. Светотехнический расчет участка цеха
• 7. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности
• 8. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок
• 9. Разработка схемы электроснабжения предприятия на и расчет распределительной сети напряжением выше 1кВ
• 11. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и тп
• 12. Расчет электрической сети освещения
• 13. Релейная защита и автоматика
• 13.1 Выбор устройств релейной защиты и автоматики элементов электроснабжения завода
• 13.2 Определение параметров срабатывания устройств РЗиА элементов электроснабжения завода
• 13.2.1 Расчет уставок МТЗ и АВР секционного выключателя
• 14. Электрические измерения, учет и экономия электроэнергии
• 15. Технико-экономические расчеты
• 16. Охрана труда
• 16.1 Характеристика условий труда механосборочного цеха
• 16.2 Меры безопасности при эксплуатации оборудования механосборочного цеха
• 16.3 Расчет зануления
• 17. Конструкция и технические характеристики трансформаторов ТМГ
• 17.1 Трансформаторы ТМГ 11, ТМГ 13, ТМГМШ
• 17.2 Трансформаторы серии ТМГСУ
• 17.3 Преимущества трансформаторов серии ТМГСУ
• 17.4 Преимущества трансформаторов типа ТМГ
• Литература

Целью данного дипломного проекта является разработка системы электроснабжения завода по производству трансформаторов. Основной продукцией данного завода являются трансформаторы серии ТМГ мощностью 400−2500 кВ? А. Эти трансформаторы используются для преобразования электрической энергии напряжением 10 кВ в электрическую энергию напряжением 0,4 кВ. Трансформаторы используются, как правило, для установки в комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) для электроснабжения промышленных предприятий.

Системы электроснабжения промышленных предприятий, представляющие собой совокупность электроустановок, предназначены для обеспечения электроэнергией промышленных потребителей. Они оказывают значительное влияние на работу разнообразных электроприёмников и на производственный процесс в целом.

В данном проекте рассмотрены вопросы определения электрических нагрузок, произведен выбор трансформаторов и расчет реактивной мощности цехов. Была разработана схема электроснабжения завода выше 1кВ, а также уделено внимание вопросам электрических измерений и учета электроэнергии, приведено технико-экономическое обоснование выбранного варианта схемы электроснабжения, освещены вопросы охраны труда и релейной защиты.

При разработке системы электроснабжения применены типовые решения с использованием серийно выпускаемого комплектного оборудования, а так же с использованием современной вычислительной техники. Приведенные в проекте расчеты и графическая часть базируются на действующей нормативной и справочной информации и литературе.

электроснабжение электрическая сеть релейный

1. Краткое описание технологического процесса

Завод по выпуску трансформаторов, электроснабжение которого рассматривается в данном дипломном проекте, производит трансформаторы серии ТМГ мощностью от 400 до 2500 кВА.

Трансформаторы изготавливаются замкнутым циклом в специальном производственном корпусе.

Изготовление трансформаторов производится в едином технологическом потоке.

По характеру выполняемых операций, по взаимной их связи основной технологический процесс можно разделить на следующие стадии:

1) Изготовление металлоконструкций трансформаторов;

2) Изготовление активной части трансформаторов;

3) Общая сборка трансформаторов, испытания и сдача на склад для отгрузки потребителю.

Технологический процесс осуществляется в следующих цехах: заготовительный, цех металлоконструкций, окрасочный, механосборочный.

Согласно заказу, по чертежам и технологической карте происходит изготовление отдельных деталей.

Технологическая документация предписывает необходимое количество материала для изготовления трансформатора. Согласно объёму заказа, на склады доставляется необходимое количество материала (сталь трансформаторная, металл, алюминий, медь, картон, гетинакс, текстолит, пластмасса, бумага, трансформаторное масло).

Со склада необходимое количество металла по профилям, маркам и сортименту подается в заготовительный цех для раскроя, где нарезаются необходимые заготовки, которые затем подаются в цех металлоконструкций на участок штамповки. С участка штамповки детали подаются на сварочный участок.

Технологическим процессом на сварочном участке предусмотрены две поточные линии: изготовления баков и изготовления маслорасширителей. Сварные швы испытываются сжатым воздухом.

В механическом цехе производится токарная обработка, фрезеровка, нарезание резьбы и шлифование заготовок.

После механической обработки детали идут на сборку или на дальнейшую обработку в окрасочном цехе.

Готовые узлы и детали подаются в окрасочный цех на линию порошковой окраски. После этого проходят сушку в проходных печах.

Окрашенные детали и узлы подаются в механосборочный цех на сборочный конвейер.

Для механизации работ на конвейере используется пневматический инструмент.

На обмоточном участке обмотки ВН и НН наматываются на намоточных станках. Снятые с оправки готовые обмотки рабочий укладывает на ленточный транспортер, который подает их на площадку складирования, где происходит проверка сопротивления обмоток.

Годные обмотки подаются на сборку.

Сборка трансформаторов производится на поточно-механизированной линии, состоящей из конвейеров сборки активной части трансформатора без расшихтовки и вторичной зашихтовки ярма магнитопровода, выкладки и пайки схемы, окончательной сборки и испытания трансформаторов.

Активная часть трансформатора подаётся на сушку в аэродинамических печах до устойчивого значения сопротивления изоляции.

Высушенная активная часть подаётся в механосборочный цех на конвейер окончательной сборки.

Активная часть опускается в бак, на который устанавливается крышка, расширитель, изоляторы и т. д.

Бак заливается маслом. Перед заливкой в бак масло подвергают сушке, очистке и дегазации, чтобы удалить из него влагу и примеси. Для этой цели масло пропускают через центрифугу и фильтр-прессы. Очищенное масло поступает в баки для хранения, а затем насосом подаётся в расходную ёмкость, расположенную в механосборочном цехе, из которой производят заливку трансформаторов. Бак испытывается на герметичность уплотнений давлением и подается на испытательную станцию.

При прохождении последовательно через ячейки испытательной станции трансформатор испытывается и подаётся на склад готовой продукции. Со склада продукция передаётся заказчику.

Схема технологического процесса изображена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема технологического процесса

2. Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии предприятия

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Систематизацию потребителей электроэнергии осуществляют обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам:

производственному назначению;

производственным связям;

режимам работы;

мощности и напряжению;

роду тока;

территориальному размещению;

требованиям к надежности электроснабжения;

стабильности расположения электроприемников.

При проектировании электроснабжения предприятия достаточно систематизировать потребителей электроэнергии по надежности электроснабжения, режимам работы, мощности и напряжению, роду тока, используя остальные признаки как вспомогательные.

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ предприятие относится ко II категории, к которой относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта. Однако, на предприятии имеются потребители I категории (окрасочный участок, цех очистки масла).

По режимам работы приемники электроэнергии могут быть разделены на следующие группы:

продолжительный;

кратковременный;

повторно-кратковременный.

На проектируемом заводе имеются электроприемники всех трех групп. Кроме разделения потребителей по режимам работы следует учитывать также несимметричность нагрузки, т.к. на предприятии кроме электродвигателей имеются электрическое освещение, однофазные сварочные трансформаторы и т. п.

По мощности, в зависимости от суммарной мощности электроприемников, применяется следующая условная градация промышленных предприятий:

большие — с установленной мощностью 75 МВт и более;

2) средние — с установленной мощностью от 5 до 75 МВт;

3) малые — с установленной мощностью до 5 МВт.

Проектируемое предприятие можно отнести к средним, поскольку его установленная мощность порядка 5−6 МВт.

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ проектируемый механосборочный цех относится ко II категории, т.к. при перерыве в электроснабжении оборудования, установленного в цехе, происходит массовый недоотпуск продукции, массовый простой рабочих, механизмов и станков. Станки, установленные в цехе, работают в продолжительном режиме работы. Мостовые краны имеют повторно-кратковременный характер работы. Производственное оборудование работает на номинальном напряжении 380 В. Освещение имеет номинальное напряжение 220 В и 380 В. Двигатели производственных механизмов и станков работают на переменном токе промышленной частоты. По мощности, в зависимости от суммарной установленной мощности электроприемников цеха равной 353 кВт, его можно отнести к малым.

3. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

3.1 Выбор электродвигателей производственных механизмов

Основной группой электроприёмников, составляющих суммарную нагрузку механосборочного цеха, являются электродвигатели производственных механизмов.

Произведем выбор электродвигателей для всего электрооборудования цеха по [1,c.7], используя условие (1.1)

(3.1)

где Р_ндв — номинальная мощность электродвигателя данного производственного станка, кВт;

Р_мех — заданная по проекту механическая мощность производственного станка, кВт.

Для всего технологического электрооборудования принимаем электродвигатели марки АИР по [1, П1.1].

Таблица 3.1

Результаты выбора электродвигателей

3.2 Выбор магнитных пускателей и тепловых реле для двигателей станков

Определяем номинальный ток трёхфазного электродвигателя по выражению (3.2):

(3.2)

где Р_{ном. i -} номинальная мощность i-го двигателя, кВт; U_{ном -} номинальное линейное напряжение сети, кВ; cosц_i — номинальный коэффициент мощности i-го двигателя; з_{ном. i} — номинальный коэффициент полезного действия i-го двигателя. Определяем пусковой ток двигателя:

(3.3)

где k_{пуск. i} — кратность пускового тока двигателя.

Произведём расчёт номинального тока трёхфазного электродвигателя на примере токарно-винторезного станка.

По (3.3) определим пусковой ток двигателя фрезерного станка

Выбор магнитных пускателей производим по условию:

. (3.4)

Согласно (3.4) выберем магнитный пускатель для двигателя токарно-винторезного станка.

А.

Выбираем реверсивный магнитный пускатель типа ПМЛ 450 004 из [1, П2.1] c I_{ном. п} = 63 А и защитой IP 00.

Подберем тепловое реле:

; (3.5)

(3.6)

Выбираем тепловое реле РТЛ 205 704,

.

Аналогично расчёт магнитных пускателей и тепловых реле производится для всех остальных электродвигателей технологического оборудования.

3.3 Выбор плавких предохранителей

Методика выбора плавких предохранителей описана в [1, c.8].

Выбор осуществляется по трем условиям:

1) (3.7)

2) (3.8)

где б-коэффициент, учитывающий условия пуска электроприемника (б=2,5-легкие условия пуска, б=1,6-тяжелые условия пуска).

3) Обеспечение условия селективности: предохранитель, который стоит в схеме «выше» должен иметь плавкую вставку на 1−2 ступени больше, чем стоящий «ниже». Для выбора магистрального предохранителя необходимо произвести электрический расчет нагрузок.

Выберем предохранитель для двигателя токарно-винторезного станка.

Выбираем предохранитель ППН 33 (0),

=125 A.

Таблица 3.2

Результаты выбора защитных и коммутационных аппаратов двигателей

Для того, чтобы выбрать магистральный предохранитель для многодвигательных станков, нужно произвести расчет электрических нагрузок. Определяем силовые нагрузки по методу расчётной нагрузки. Исходной информацией для выполнения расчётов является перечень электроприёмников с указанием их номинальных мощностей, наименований механизмов или технологических установок. Для каждого электроприёмника электроэнергии по справочной литературе 1, П3.5] подбираются средние значения коэффициентов использования _и и активной мощности cos. При наличии в справочных таблицах интервальных значений _и рекомендуется брать большее.

Если станок содержит два и более электродвигателей то расчетная нагрузка группы электроприёмников (n>1) определяется по выражению, кВт:

(3.9)

где k_р — коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы n_э и группового коэффициента использования _и, причём при расчете распределительных шкафов, пунктов, шинопроводов, троллеев, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения К_р берутся из табл. П3.5.

Эффективное число электроприёмников вычисляем по формуле:

. (3.10)

Найденное значение n_э округляется до меньшего ближайшего целого числа. Если величина Р_р окажется меньше номинальной мощности наиболее мощного электроприёмника группы p_{н. max}, следует принимать Р_р = p_{н. max}.

Расчётная реактивная мощность нагрузки для питающих сетей до 1 кВ, выполненных проводами и кабелями, определяется по выражению для n_э? 10, квар:

(3.11)

где tgц — среднее значение коэффициента реактивной мощности i-го электроприёмника. Если n_э? 10, то расчётная реактивная мощность нагрузки для питающих сетей до 1 кВ, выполненных проводами и кабелями, определяется по выражению:

(3.12)

Полная мощность расчётной нагрузки вычисляется по формуле, кВА:

(3.13)

Расчетный ток нагрузки группы приёмников, А:

(3.14)

Для примера рассчитаем электрическую нагрузку горизонтально-фрезерного станка (2):

.

n_э округляется до ближайшего меньшего целого числа, следовательно n_э = =1.

Коэффициент расчётной нагрузки по [1, П3.5], в зависимости от n_э = 1 и _и = 0,16, методом интерполяции равен К_р = 5,4.

Для выбора магистрального предохранителя мнгодвигательного станка рассчитаем пиковый ток:

; (3.15)

Выбираем предохранитель ППН 33 (0), I_нпв=63 А.

Таблица 3.3

Результаты выбора магистральных предохранителей

У станка № 27 в качестве магистрального защитного устройства установлен автомат ВА51Г-31, т.к. для шинопровода ШРА4−250 максимально допустимый ток присоединения 100 А. То же самое относится к станкам № 1, 13−20. Для станков № 1,13−16 к установке в ответвительной коробке принимаем автомат ВА51Г-31 с I_на=100 А, I_р=50А. Для станков № 17−20 к установке в ответвительной коробке принимаем автомат ВА51Г-31 с I_на=100 А, I_р=63А. Условиями выбора автоматов по [1, c11] являются:

1) (3.16)

2) (3.17)

План участка цеха с силовой распределительной сетью представлены на листах 2 и 3 графической части проекта.

4. Определение электрических нагрузок

Перед началом расчёта определяется конфигурация сети, определяется число и место установки распределительных шинопроводов, силовых сборок, силовых ящиков, распределительных шкафов, т. е. все электроприёмники распределяют между шинопроводами и шкафами, которые называются узлами питания. Разбиваем станки на группы. Данные по группам записываем в таблицу 4.1. К каждому узлу могут быть подключены электроприёмники с разными режимами работы, поэтому перед началом расчёта необходимо для электроприёмников, работающих в повторно-кратковременном режиме, привести паспортную мощность к ПВ=100%. Выполним расчёт нагрузки методом расчётной нагрузки для первой группы, получающей питание от распределительного шинопровода ШРА4−250. От данного шинопровода запитаны станки в количестве n=20 штук, количество двигателей n = 23 шт. Групповой средневзвешенный коэффициент использования вычисляется по формуле:

(4.1)

Эффективное число электроприёмников вычисляем по формуле (3.10):

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы n_э и группового коэффициента использования k_и.

Расчетная активная мощность для группы электроприемников по формуле (3.9):

Расчётная реактивная мощность группы электроприемников для питающих сетей до 1 кВ, выполненных проводами и кабелями, определяется по выражению (3.11):

Полная мощность расчётной нагрузки вычисляется по формуле (3.13):

Расчетный ток нагрузки второй группы электроприёмников по (3.14):

Выбираем предохранитель ПН2−250/200.

Аналогичные расчёты производятся для остальных групп данного цеха и результаты сводятся в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Результаты расчета нагрузок для силовых пунктов

Исходя из расчетных токов и выбранным по ним предохранителям по [1, П 2.5] устанавливаем одну линейную панель ЩО-70−1-03.

Произведём расчёт нагрузки для цеха в целом. Расчёт выполняется также по методу расчётной нагрузки.

Сгруппировав технологическое электрооборудование по значениям коэффициентов использования k_и, рассчитаем средневзвешенный К_и по формуле (4.1).

Определим эффективное число электроприёмников по (3.10):

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы n_э и группового коэффициента использования k_и.

k_р=1.

Согласно (3.9) активная расчетная нагрузка, кВт:

Расчётная реактивная мощность нагрузки для магистральных шинопроводов на шинах цеховых ТП, а также для цеха, корпуса и предприятия в целом, квар:

(4.2)

По формуле (3.13) полная мощность расчётной нагрузки:

Расчётный ток по данному цеху по (3.14):

По расчетному току цеха можно выбрать вводную панель. По П 2.5 выбираем панель ЩО-70−1-17. Эта панель комплектуется автоматом ВА52−39, I_нр= 400 А и рубильником ВР32.

5. Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети

Внутрицеховая электрическая сеть представлена питающей сетью, в виде кабеля идущего от трансформаторной подстанции до вводной панели и распределительной, а далее в виде шинопроводов, питающихся от линейной панели, к которым присоединяются электроприемники. Сеть прокладывается проводами АПВ и кабелями АВВГ по воздуху в трубах. Структуру схемы можно считать смешанной.

Выбор кабелей и проводов производим по допустимому нагреву длительными токами нагрузки.

I_доп, (5.1)

где k_п — поправочный коэффициент, зависящий от температуры среды и способа прокладки кабелей, k_п = 1.

Далее кабель проверяется по соответствию защитному аппарату.

I_доп (5.2)

где k_з = 1, для автоматических выключателей;

k_з = 0,33 для предохранителей.

Выбор сечения проводов осуществляется таким же образом, как и для кабелей, сеть выполняем пятипроводной. Проводами выполняется соединение станков с шинопроводами.

Выберем провод для 1-го станка, Р_н=15 кВт, I_ндв=40,54 А. По (5.1) и (5.2):

I_доп ;

I_доп

По [1, П4.2] для треходножильных проводов при прокладке в одной трубе выбираем провод АПВ 5 (1Ч16), I_доп=60 А. Для остального оборудования расчет производится аналогично.

Таблица 5.1

Результат выбора проводов и кабелей

Кабель от трансформаторной подстанции выбираем по расчетному току цеха при прокладке по воздуху. Iр=204,14 А, по [1, П4.3] выбираем кабель АВВГ-3Ч150+2Ч95.

Расчет уровня напряжения производим в процентах от номинального. В нормальном режиме допускается отклонение напряжения от номинального на зажимах электродвигателей в пределах от — 5% до + 5%.

Рис. 5.1 Расчетная схема для определения падения напряжения для наиболее электрически отдаленного электроприемника Определяем коэффициент мощности по цеху как средневзешенный по всему цеху по каждому двигателю:

Определяем потери напряжения в трансформаторе:

(5.3)

где _Т — коэффициент загрузки трансформатора;

Uка — активная составляющая напряжения КЗ.

(5.4)

Uкр — реактивная составляющая напряжения КЗ

(5.5)

;

Определяем потерю напряжения в кабеле Л1, питающим цех:

(5.6)

где r₀, x₀ — удельные активные и реактивные сопротивления кабеля по [1, П6.1].

Определяем потерю напряжения в кабеле, питающем шинопровод.

Определяем коэффициент мощности на панелях ЩО:

где r₀, x₀ — удельные активные и реактивные сопротивления кабеля по П6.1.

.

Определяем потерю напряжения в шинопроводе.

где r₀, x₀ — удельные активные и реактивные сопротивления шинопровода по П2.12.

.

Потерей напряжения в РП, а также падением напряжения проводе Л4, в виду его малости пренебрегаем. Тогда напряжение на зажимах равно:

(5.7)

где Uхх — напряжение холостого хода трансформатора, %.

Напряжение на зажимах наиболее электрически удаленного электроприемника находится в допустимых пределах, значит конфигурация сети и сечения проводников выбраны правильно.

6. Светотехнический расчет участка цеха

Необходимо спроектировать освещение участка механосборочного цеха: строительная высота цеха — 8 м, условия среды — нормальные (IP20). По таблице П1.1, для заданных условий применяются светильники РСП и ЛСП.

Светильники с лампами типа ДРЛ мощностью от 250 до 2000 Вт, имеющие КСС типа Д (модификации светильников РСП05, РСП08, РСП18) целесообразно применять в помещениях высотой до 6−12 метров.

Таблица 6.1

Тип выбранных светильников

Расчётная высота подвеса светильников находится по формуле:

(6.1)

где — высота помещения, м;

— высота рабочей поверхности над полом, м;

— расстояние от точки крепления до светильника, м.

Из названных размеров и являются заданными, а принимается в пределах от нуля (при установке на потолке) до 1,5 м.

При общем равномерном освещении отношение расстояний между соседними светильниками или рядами светильников к высоте их установки над освещаемой поверхностью рекомендуется выбирать в зависимости от типа кривой силы света светильников.

Для КСС типа Д примем по табл.7.1, [2]:. Тогда:

. (6.2)

Расстояние от крайних рядов светильников l до стен принимается в пределах 0,3…0,5 от, в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест:

. (6.3)

Число рядов светильников определяется по формуле:

(6.4)

где В — ширина помещения, м.

Число светильников в ряду находится из выражения:

. (6.5)

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами в ряду находятся по формулам:

; (6.6)

. (6.7)

Для прямоугольных помещений должно выполняться неравенство:

. (6.8)

Если, то необходимо уменьшить число светильников в ряду на 1 или увеличить число рядов на 1.

Если, то необходимо увеличить число светильников в ряду на 1 или уменьшить число рядов на 1.

При освещении, выполненном рядами люминесцентных светильников, для расчёта освещённости следует, исходя из требований строительной и технологической части проекта, задаться числом рядов светильников, а также типом и мощностью лампы, что определит её световой поток. Число требуемых светильников в ряду находят по выражению:

(6.9)

где m — число ламп в светильнике;

R — число рядов.

Для производственного участка (механический вместе с участком намотки катушек, обмоток силовых трансформаторов):

м;

м;

м;

;

;

м;

м;

.

Таблица 6.2

Результаты светотехнического расчета

Аварийное освещение реализуем с помощью ламп накаливания в производственном участке, которые будут расположены со светильниками рабочего освещения над основным проходом. Кроме того, над каждым выходом предусмотрим светильники с люминесцентными лампами типа «Выход», которые также запитаем от аварийного осветительного щитка, обеспечив, таким образом, постоянную их работу.

Далее произведем выбор мощности ламп рабочего и аварийного освещения. Метод коэффициента использования светового потока применяют для расчёта общего равномерного освещения помещений.

Световой поток одной лампы определяют по формуле

(6.10)

где — нормируемая наименьшая освещенность, лк;

— коэффициент запаса (в зависимости от загрязнения воздушной среды);

F — освещаемая площадь, м²;

z — отношение средней освещённости к минимальной (z=1,1…1,15);

N — количество светильников, шт;

— коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока для каждого типа светильника определяют в зависимости от коэффициентов отражения потолка, стен, рабочей поверхности, а также в зависимости от индекса помещения.

Индекс помещения находят по формуле:

. (6.11)

По найденной величине светового потока Ф_лр выбирают лампу ближайшей стандартной мощности, значение светового потока которой отличается от Ф_лр не более чем на — 10…+20%.

Определим мощность ламп, установленных в производственном участке.

Для определения коэффициента использования светового потока определим первоначально индекс помещения:

.

Коэффициент использования светового потока определяется по табл.8.1 в зависимости от коэффициентов отражения (табл.8.2, [2]), индекса помещения и типа кривой силы света применяемого светильника. Для, КСС Д1 и коэффициентов отражения, ,: коэффициент использования светового потока методом линейной интерполяции %.

Для данного помещения нормируемая освещённость лк, число светильников по результатам предыдущего пункта. Расчёт светового потока одной лампы проведём с учётом следующих коэффициентов: коэффициент запаса; отношение средней освещённости к минимальной .

лм.

По табл.5.6, выбираем лампы ДРЛ700 (6) — 3 мощностью 700 Вт со световым потоком лм и средней продолжительностью горения 20 тыс. часов.

Номинальный световой поток выбранных ламп отличается от требуемого по расчётам светового потока на Д:

что укладывается в требуемый диапазон .

Таблица 6.3

Результаты выбора числа и мощности ламп рабочего освещения

Аварийное эвакуационное освещение, как правило, рассчитывается с помощью точечного метода. Выберем для проверки контрольную точку в ремонтном участке у главного выхода. В этой точке минимальная освещённость на полу должна составлять 0,5 лк. Т.к. задана нормируемая освещенность, то можно определить мощность лампы аварийного освещения исходя из светового потока.

(6.12)

где Ф_лр— световой поток лампы аварийного освещения, лм;

— коэффициент дополнительной освещённости, учитываемый освещённость неучтённых источников света (обычно принимается равным 1,1−1,2);

Е_н — освещенность условного светильника с лампой, создающей световой поток 1000лм.

(6.13)

где I_б — сила света условного светильника для угла б.

(6.14)

где d — расстояние от расчетной точки до проекции оси симметрии светильника на плоскость, ей перпендикулярную.

Для точки на главном выходе:

лк;

лм.

К установке примем ЛН типа БК215−225−75 мощностью 75 Вт и Ф=1030 лм и светильник НСП11−100−231.

Над основными выходами устанавливаем светильники «Выход» с энергосберегающими люминесцентными лампами ЛБ 18−1, питающихся от ЩАО.

7. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

Определение силовых электрических нагрузок будем осуществлять методом расчетного коэффициента. Для расчета силовой нагрузки предприятия по цехам будем использовать формулы (3.10) — (3.14) 3-го раздела дипломного проекта. Исключением является только то, что коэффициент расчетной нагрузки для активной и реактивной мощностей будем брать из таблицы П3.6.

Расчетная нагрузка освещения отдельных помещений и зданий, для которых не ведется полный светотехнический расчет, может быть приближенно определена по выражению ([2], стр.155):

(7.1)

где k_с — коэффициент спроса на освещение; р_у — удельная нагрузка на освещение, Вт/м²; F - площадь цеха, м^2; n - количество этажей.

Так как р_у дается в справочниках при освещенности 100 лк и к. п. д. светильника 100%, согласно формуле (12.5) надо произвести пересчет по выражению:

(7.2)

где Е_н — нормируемая для помещения освещенность, лк; з_оу — к. п. д. светильника; k_з — коэффициент запаса; k_{з. т} — табличный коэффициент запаса.

Расчетная реактивная нагрузка освещения цеха определяется по выражению:

(7.3)

где tgц_о — значение коэффициента реактивной мощности освещения.

Расчетную активную мощность цеха можно определить по выражению:

. (7.4)

Расчетную реактивную мощность цеха можно определить по выражению:

. (7.5)

Разбиваем все оборудование по группам с одинаковыми k_иi, tgц_i. Выбор оборудования, его мощность, а также максимальную мощность (мощность наиболее мощного электроприемника) осуществляем с учетом специфики каждого цеха.

Таблица 7.1

Показатели электрических нагрузок приемников и потребителей электроэнергии

Определение расчетных нагрузок аналогично для всех цехов, поэтому для примера покажем расчет нагрузок цеха № 1. По выражению (4.1) определяем k_и:

.

По выражению (3.10) определяем эффективное число электроприемников:

.

По найденным значениям k_и и n_э по в таблице 3.6 находим значение k_р:

По выражению (3.9) определяем расчетную активную силовую нагрузку:

По выражению (3.11) определяем расчетную реактивную силовую нагрузку:

Для определения нагрузки освещения нам понадобятся следующие данные: площадь цеха F = 8700 м²; освещенность цеха, принимаем Е = 300 лк. Принимаем лампы ДРЛ и светильники РСП-05, для них тип кривой света Д, к. п. д 65%. При высоте подвеса 7 м и площади 8700 м² р_утаб = 4,2 Вт/ м².

По выражению (7.2) произведем пересчет удельной нагрузки:

Коэффициент спроса для отдельно стоящего здания.

По выражению (7.1) определяем расчетную активную нагрузку освещения:

tgц_о 0,48 (cosц_о =0,9). По выражению (7.3) определяем расчетную реактивную нагрузку освещения:

Активная расчетная нагрузка по выражению (7.4):

Реактивная расчетная нагрузка по выражению (7.5):

Полная расчетная нагрузка по (3.13):

Удельная мощность цеха:

(7.6),

Результаты расчета нагрузок остальных цехов заносим в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Результаты расчета нагрузок

Произведем анализ полученных результатов. Два цеха (№ 2 и № 7) имеют нагрузку менее 400 кВ•А.

Произведем пересчет нагрузки с учетом того, что в цеху не будет ТП. Результаты расчета сводим в таблицу 7.3.

Таблица 7.3

Результаты пересчета нагрузок

Найдем расчетный ток цеха № 2 по выражению (3.14):

Выбираем для питания цеха два кабеля ААШвУ- (4×70) с I_доп= 200?0,9=180 А при прокладке в земле. Поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле k_п=0,9 по (П4.6 [1]).

Определим расчетный ток для цеха № 7:

Выбираем для питания цеха два кабеля ААШвУ- (4×70) с I_доп= 200?0,9=180 А при прокладке в земле.

Произведем пересчет объединенной нагрузки. Цех № 2 присоединяем к цеху № 5, цех № 7 — к цеху № 3. Результаты заносим в таблицу 7.4.

Таблица 7.4

Результаты пересчета нагрузок

Выбор мощности трансформаторов ведется в зависимости от удельной мощности и от способа установки трансформаторов по мощности расчетной нагрузки. Число трансформаторов на цеховой ТП зависит от группы электроприемников по надежности электроснабжения.

Таблица 7.5

Мощность трансформатора при открытой установке

Таблица 7.6

Мощность трансформатора при установке в отдельных помещениях

Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число, необходимое для питания расчётной активной нагрузки, по выражению ([3], стр.7):

(7.7)

где Рр — расчетная активная нагрузка, кВт;

Sт — мощность трансформатора кВ•А;

вт — коэффициент загрузки трансформатора.

Коэффициент загрузки трансформатора выбирается в зависимости от группы по надежности электроснабжения (I-0,6−0,7; II-0,7−0,85; III-0,8−0,95).

Рассмотрим расчет числа трансформаторов на примере цеха № 1, результаты остальных расчетов сведем в таблицу 7.7.

Принимаем число трансформаторов N=3.

Таблица 7.7

Выбор мощности и числа трансформаторов

Таблица 7.8

Каталожные данные трансформаторов

По наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1кВ при принятом коэффициенте загрузки трансформаторов в_т, определяется по следующему выражению, квар:

(7.8)

где коэффициент 1,1 учитывает допустимую систематическую перегрузку масляного трансформатора.

Суммарная мощность блока низковольтных конденсаторов БНК по критерию выбора минимального числа трансформаторов:

(7.9)

где Q_р — расчётная реактивная нагрузка до 1кВ рассматриваемой группы трансформаторов, квар.

Если Q_нк1< 0, то следует принять Q_нк1= 0.

Величина Q_нк1 распределяется между цеховыми трансформаторами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам. Затем выбираются стандартные номинальные мощности БНК для сети до 1кВ каждого трансформатора.

Определим мощность БНК для цеха № 1.

Значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформатор в сеть до 1кВ по выражению (7.8):

Суммарная мощность блока низковольтных конденсаторов по формуле (7.9):

.

Реактивная мощность БНК, присоединенных к каждому трансформатору:

(7.19),

По таблице 1 выбираем конденсаторную установку типа АКУ-0,4−175−25У3.

Если при расчётах получается Q_нк1<0, то принимаем Q_нк1=0 и блок низковольтных конденсаторов не устанавливают.

Аналогично произведём расчёты для остальных цехов завода, и результаты сведём в таблицу 7.9

Таблица 7.9

Расчёт низковольтных конденсаторных батарей

Коэффициент загрузки трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности:

(7.20)

где Q_нк1 — номинальная мощность конденсаторной установки, квар. Потери активной мощности в трансформаторе, кВт:

(7.21)

Потери реактивной мощности в трансформаторе, квар:

(7.22)

Определим потери в трансформаторе для цеха № 1. Коэффициент загрузки трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности по выражению (7.20):

.

Потери активной мощности в трансформаторе по выражению (7.21):

Потери реактивной мощности в трансформаторе по выражению (7.22):

Аналогично произведём расчёты потерь для остальных цехов и результаты заносим в таблицу 7.10.

Таблица 7.10

Расчёт потерь мощности в трансформаторах после компенсации

Далее произведём расчёт активной нагрузки предприятия в целом (на шинах10 кВ РП).

(7.23)

где m — число присоединений на сборных шинах 10 кВ РП;

К_иi — среднее значение коэффициента использования i-го присоединения;

k_о — коэффициент одновременности максимумов нагрузок, величина которого принимается по табл. П3.7 в зависимости от числа присоединений m и среднего значения коэффициента использования.

Расчётная реактивная нагрузка предприятия на шинах 10 кВ РП:

(7.24)

где tgц_i — среднее значение коэффициента реактивной мощности i-го присоединения.

Находим коэффициент одновременности максимумов нагрузок, величина которого принимается по табл. П3.7 в зависимости от числа присоединений m=10 и среднего значения коэффициента использования К_и=0,54 принимаем k_о =0,9.

Расчётная активная нагрузка на шинах РП с учётом потерь в трансформаторах, кВт:

(7.25)

Расчётная реактивная нагрузка с учётом потерь в трансформаторах, квар:

(7.26)

Получаем:

;

Математическое ожидание расчётной активной нагрузки на шинах РП:

(7.27)

(7.28)

где к_мо - коэффициент приведения расчётной нагрузки к математическому ожиданию, к_мо=0,9.

кВт;

квар.

Экономически целесообразное значение РМ, потребляемой предприятием в часы больших нагрузок из энергосистемы, определяется по выражению:

(7.29)

где tgц_э — значение экономического коэффициента РМ.

(7.30)

где d_{max -} отношение потребления энергии в квартале максимума нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале максимальной нагрузки предприятия (при отсутствии таких сведений принимают d_max=1);

a — основная ставка тарифа на активную мощность, руб. /кВт· год;

b — дополнительная ставка тарифа на активную мощность, руб. /кВт· ч;

tgц_б — базовый коэффициент РМ, принимаемый равным 0,25; 0,3 и 0,4 для сетей 6…20кВ, присоединённых к шинам подстанции с высшим напряжением соответственно 35,110 и 220…330кВ.

К_{1 -} коэффициент, отражающий изменение цен на конденсаторные установки.

Величина К₁ может принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию Кw (по сравнению со значениями, а = 60 руб/кВт· год и b =1,8 коп/кВт· ч, установленными для Беларуси прейскурантом № 09−01, введённым в действие с 1.01.91г), который определяется по формуле: