Материал: Определение суммарной нагрузки цеха

Определение суммарной нагрузки цеха

Введение

Целью дисциплины является подготовка специалиста высокой квалификации, способного выполнять все задачи, связанные с обеспечением потребителей промышленных предприятий надежным, современным и экономичным электроснабжением при нормированном качестве электроэнергии.

Задачами изучения основных разделов дисциплины является освоение методик расчетов электрических нагрузок, расчетов компенсации реактивной мощности, составление схем цеховых и внутризаводских сетей.

1. Задание к курсовой работе

цех осветительный ток замыкание

Исходными данными для выполнения курсовой работы является план цеха с расставленным технологическим оборудованием и ведомостью электроприемников.

Для одного из цехов промышленного предприятия, план которого приведен, произвести перечисленные мероприятия и расчеты с выбором схем и электрооборудования электрической сети.

1.  Наметить узлы питания электроприемников (силовые шкафы, распределительные шинопроводы).

2.      Определить силовые нагрузки по узлам питания, осветительную нагрузку и расчетную нагрузку по цеху в целом методом коэффициентов использования и максимума.

.        Выбрать схему питающей и распределительной сети цеха.

.        Выбрать число и мощность трансформаторов, место расположения цеховой подстанции.

.        Определить сечение и марку проводов, кабелей и шин сети цеха.

.        Произвести выбор электрической аппаратуры и рассчитать токи плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов.

.        Начертить схему силовой питающей и распределительной сетей цеха.

.        Начертить схему силовой питающей и распределительной сетей цеха с указанием сечения проводов, кабелей, параметров отключающей и защитной аппаратуры и электроприемников.

.        На расчетной однолинейной схеме питающей и распределительной сети цеха до 1 кВ указать параметры сети, защитных аппаратов, нулевого провода от КТП до наиболее удаленного мощного электродвигателя, расчетные и пиковые токи.

.        Определить трех-, двух-, однофазные токи короткого замыкания в намеченных точках К1, К2 и К3. Принять условно мощность к.з. на высшей стороне цеховых трансформаторов в пределах 100-150 МВА. Однофазные к.з. рассчитать дважды: при схеме трансформатора ∆/Y^o-11 и схеме Y/Y^o-12.

.        Проверить выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности.

2. Исходные данные

Таблица 1. Электрические нагрузки прессово-штамповочного цеха

№ЭП по плану	Наименование оборудования	Установлен. мощность, кВт	Коэффициенты
			КИ	Cosφ
1-5,6,9	Пресс холодного выдавливания	18,5	0,2	0,65
7,8	Пресс	37	0,12	0,65
10,12,15	Пресс горячештамповочный	15,0	0,2	0,65
13,14,16,18	Электрические печи сопротивления	25	0,7	1
11,17,19	Пресс фрикционный	7,5	0,2	0,65
20,30	Кран с ПВ - 25%	27,2	0,1	0,5
21	Аппарат контактной сварки с ПВ-50%(кВА)	54	0,3	0,5
22	Электронно-лучевая установка	28	0,3	0,6
23	Плазматрон	30	0,4	0,7
24	Насос	22,0	0,7	0,8
25	Обдирочно-шлифовальный	4,0	0,2	0,5
26-29	Продольно-фрезерный	9,25	0,2	0,65
31-33	Пресс горячештамповочный	90	0,2	0,65
34-36	Кузнечный индукционный нагреватель на 1500 Гц	170	0,8	0,9
37-39	Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 Гц	200	0,65	0,65
40,41	Вентилятор	45	0,6	0,8

3. Расчет электрических нагрузок прессово-штамповочного цеха

Расчет электрических нагрузок производится в таблице 2 «Расчет нагрузок по прессово-штамповочному цеху».

Для электроприемников, паспортная мощность которых дана в кВт с ПВ ≠ 100%, записывается мощность, приведенная к ПВ = 100% в кВт

 (1)

. Для крана с ПВ - 25%:

кВт;

2. Для аппарата контактной сварки ПВ-50% (кВА)

 (2)

кВт;

В графе 8 (таблица №2) подсчитывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной подгруппы электроприемников по формуле:

 (3)

ЭП 1-5,6,9

В графе 9 (таблица №2) подсчитывается средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной группы электроприемников по формуле:

 (4)

 (5)

 (6)

Электрические нагрузки остальных электроприемников в узле питания ШРА-1 рассчитываем аналогично.

Для определения итоговой нагрузки узла питания ШРА-1 необходимо определить:

-        средневзвешенное значение коэффициента использования

 (7)

-        эффективное число электроприемников

 (8)

-        значение коэффициента максимума определяется по таблицам в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования:

Максимальная активная нагрузка от силовых электроприемников узла:

 (9)

Максимальная реактивная нагрузка от силовых электроприемников узла приниается равной:

при n_э≤10,  (10)

при n_э>10,  (11)

в нашем случае 21>10,

Максимальная полная нагрузка:

 (12)

Расчетный ток для трехфазного напряжения определяется: U_н=0,38кВ

 (13)

4. Расчет осветительной нагрузки

Расчетная осветительная нагрузка принимается равной мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

 (14)

 (15)

где - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки, числовые значения которого принимают по таблице 3.1., 10

 - коэффициент реактивной мощности, определяется по

 - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на  поверхности пола известной производственной площади:

 (16)

где - площадь производственного помещения, которая определяется по плану цеха, в

 - удельная расчетная мощность в кВт на м²

 

Таблица 2

№ по плану	Наименование узлов питания и групп ЭП	n	Установленная мощность, кВт		Ки	Cosφ/ tgφ	Средние мощности		nэ	Км	n∙р2	Iдл, А	Максимальная расчетная нагрузка			Iр, А
			одного ЭП	Суммарная			Рсм, кВт	Qсм. квар					Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА
ШРА-1
1-5,6,9	Пресс холодного выдавливания	7	18,5	129,5	0,2	0,65/1,17	25,9	30,30			2395,75	43,22
7,8	Пресс	2	37	74	0,12	0,65/1,17	8,88	10,39			2738	86,44
10,12, 15	Пресс горячештамповочный	3	15,0	45	0,2	0,65/1,17	9	10,53			675	35,05
13,14, 16,18	Электрические печи сопротивления	4	25	100	0,7	1/0	70	0			2500	37,994
11,17, 19	Пресс фрикционный	3	7,5	22,5	0,2	0,65/1,17	4,5	5,27			168,75	17,52
20	Кран с ПВ - 25%	1	13,6	13,6	0,1	0,5/1,73	1,36	2,35			184,96	41,34
21	Аппарат контактной сварки с ПВ-50%(кВА)	1	19,09	19,09	0,3	0,5/1,73	5,727	9,91			364,43	58,02
22	Электронно-лучевая установка	1	28	28	0,3	0,6/1,33	8,4	11,17			784	70,89
23	Плазматрон	1	30	30	0,4	0,7/1,02	12	12,24			900	65,22
24	Насос	1	22,0	22,0	0,7	0,8/0,75	15,4	11,55			484	41,75
40	Вентилятор	1	45	45	0,6	0,8/0,75	27	20,25			2025	85,39
ИТОГО ПО ШРА-1		25	7,5÷45	528,69	0,36	0,83/0,66	188,17	123,96	24	0,85	13219,89	582,834	159,94	123,96	202,353	307,527

5. Определение суммарной нагрузки цеха

Выбираем цеховой трансформатор

Таблица 3

Тип трансформатора	Sном, kBA	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		Uк, %	Iх, %
		ВН	НН	ΔPxx	ΔPкз
ТМГ	1600	6/10	0,4/0,23	2,28	18	6,0	0,65

Определим коэффициент загрузки трансформатора:

Условие компенсации реактивной мощности:

Если:

=962 квар

=

6. Выбор оборудования

Таблица 4. Технические данные ЭП ШРА - 1

№ЭП	Наименование	Рн, кВт	Iдл, А	Кпуск	Iпуск	Режим работы	α	1,25* Iпуск	Защ. апп-т
1-5,6,9	Пресс холодного выдавливания	18,5	43,22	3	129,66	тяжелый	1,6	162,075	Авт-т
7,8	Пресс	37	86,44	3	259,32	тяжелый	1,6	324,15	Авт-т
10,12, 15	Пресс горячештамповочный	15,0	35,05	3	105,15	тяжелый	1,6	131,44	Авт-т
13,14, 16,18	Электрические печи сопротивления	25	37,994	1	37,994	тяжелый	1,6	47,423	Авт-т
11,17, 19	Пресс фрикционный	7,5	17,52	3	52,56	тяжелый	1,6	65,7	Авт-т
20	Кран с ПВ - 25%	13,6	41,34	3	124,02	тяжелый	1,6	155,025	Авт-т
21	Аппарат контактной сварки с ПВ-50%(кВА)	19,1	58,02	4	232,08	средний	2,0	290,1	Авт-т
22	Электронно-лучевая установка	28	70,89	3	212,67	тяжелый	1,6	265,84	Авт-т
23	Плазматрон	30	65,22	3	195,66	тяжелый	1,6	244,575	Авт-т
24	Насос	22,0	41,75	3	125,25	тяжелый	1,6	156,563	Авт-т
40	Вентилятор	45	85,39	3	256,17	тяжелый	1,6	320,213	Авт-т

Таблица 5. Технические данные ЭП ШР - 1

№ЭП	Наименование	Рн, кВт	Iдл, А	Кпуск	Iпуск	Режим работы	α	1,25* Iпуск	Защ. аппарат
25	Обдирочно-шлифовальный	4,0	12,16	5	60,8	легкий	2,5	76	Пред-ль
26-29	Продольно-фрезерный	9,25	21,61	5	108,05	легкий	2,5	135,063	Пред-ль
30	Кран с ПВ - 25%	13,6	41,34	3	124,02	тяжелый	1,6	155,025	Авт-т
41	Вентилятор	45	85,39	3	256,17	тяжелый	1,6	320,213	Авт-т

Таблица 6. Технические данные ЭП кТП

№ЭП	Наименование	Рн, кВт	Iдл, А	Кпуск	Iпуск	Режим работы	α	1,25*Iпуск	Защ. Аппа-т
31-33	Пресс горячештамповоч-ный	90	210,28	3	630,84	тяжелый	1,6	788,55	Авт-т
34-36	Кузнечный индукционный нагреватель на 1500 Гц	170	287,16	3	861,43	тяжелый	1,6	1076,79	Авт-т
37-39	Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 Гц	200	467,29	3	1401,8	тяжелый	1,6	1752,338	Авт-т

Выбор плавких предохранителей и автоматических включателей отходящих линий и силовых кабелей к электроприемникам и узлам питания

Выбор защитных аппаратов и проводников для ШРА - 1

Линия к ЭП 1-5,6,9: выбираем автомат марки ВА по следующим условиям:

 

Выбираем автомат типа ВА-57 - 31

Выбираем провод по следующим условиям:

 

Выбираем провод марки АПВ - (316+110)

Выбор защитных аппаратов и проводников для ШР - 1

Линия к ЭП 25: выбираем предохранитель по следующим условиям:

        

Выбираю предохранитель типа ПР-2 -60

Выбираем провод по следующим условиям:

 

Выбираем провод марки АПВ - (32,5+12)

Линия к ЭП 26-29: выбираем предохранитель по следующим условиям:

        

Выбираем предохранитель типа ПР-2-60

Выбираем провод по следующим условиям:

 

Выбираем провод марки АПВ - (34+12,5)

Линия к ЭП 30: выбираем автомат марки ВА по следующим условиям:

          

Выбираем автомат типа ВА-57 - 31

Выбираем провод по следующим условиям:

 

Выбираем провод марки АПВ - (316+110)

Выбор защитных аппаратов для к ТП

Линия к ЭП 31-33: выбираем автомат марки ВА по следующим условиям:

                 

Выбираем автомат типа ВА57 - 35

Выбираем кабеля по следующим условиям:

 

Выбираем провод марки ААБ - (395+170)

Выбор автомата (В2), кабельной линии и типа шинопровода

ШРА - 1

Выбираем шинопровод по условию:

              

Принимаю шинопровод типа ШРА73ВУЗ - 400

Выбираем автомат по следующим условиям:

            

Выбираем автомат типа ВА - 57 - 39

Выбираем кабель к ШРА - 1:

                        

 

Выбираем кабель типа ААБ - (3185)+(1150)

Выбор автомата(В3), кабельной линии и типа узла питания

ШР - 1

Выбираем распределительный шкаф по условию:

                  

Принимаю распределительный шкаф типа ШР11-73-701 - 250

Выбираем автомат по следующим условиям:

             

Выбираем автомат типа ВА - 57 - 31

Выбираем кабель к ШР - 1:

                            

 

Выбираем кабель типа ААБ - (325)+(116)

Выбор автомата В4, кабельной линии и типа щитка освещения ЩО

Выбираем автомат по следующим условиям:

           

Выбираем автомат типа ВА51 - 25

Выбираем кабель ЩО:

                        

 

Выбираем кабель типа ААБГ - 1 - (42,5)

Выбор ШМА

 25002107,562

Выбираем шинопровод типа ШМА -68Н

Выбор вводного автомата (В1)

Выбираем автомат по следующим условиям:

         

Выбираем автомат типа ВА53 - 43 - 2500

                   

Выбираем кабель типа 5ААБ - (3240)+(1185)  

7. Схема питания наиболее удаленного электроприемника цеха

Для расчета токов короткого замыкания составим схему питания наиболее удаленного электроприемника цеха.

а)                                                                                 б)

Рисунок 2 - а) схема питания ЭП №6; б) схема замещения

активное и реактивное сопротивление трансформатора

активное и реактивное сопротивление катушек и контактов автоматических выключателей

активное и реактивное сопротивление шкафа ШРА-2

активное и реактивное сопротивление проводов

8. Расчет токов короткого замыкания

Активное и реактивное сопротивление трансформатора:

Активное и реактивное сопротивление вводного автомата:

;

;

Активное и реактивное сопротивление ШМА-68Н, (I_н=2500А)

;                           L = 5 м

Активное и реактивное сопротивление автомата к ШРА-1:

;

;

Активное и реактивное сопротивление кабеля к ШРА-1:

;                         L_каб = 60 м

Активное и реактивное сопротивление ШРА-1:

                           

Активное и реактивное сопротивление провода к ЭП №1:

;                      L_пров = 3 м

Активное и реактивное сопротивление автомата для ЭП №1

;

;

Трехфазное короткое замыкание в точке К1

Трехфазное короткое замыкание в точке К2

Трехфазное короткое замыкание в точке К3

Двухфазное короткое замыкание в точке К1

Двухфазное короткое замыкание в точке К2

Двухфазное короткое замыкание в точке К3

Расчёт однофазного короткого замыкания

 (при соединении обмоток трансформатора y/yە -12)

 (при соединении обмоток трансформатора Δ/yﻩ - 11)

;

;

Соединение обмоток трансформатора y/y°-12:

Однофазное короткое замыкание в точке К1

 

Однофазное короткое замыкание в точке К2

Однофазное короткое замыкание в точке К3

Соединение обмоток трансформатора Δ/y°-11:

Однофазное короткое замыкание в точке К1

Однофазное короткое замыкание в точке К2

Однофазное короткое замыкание в точке К3

Таблица 7. Результаты расчетов токов короткого замыкания

Токи К.З.	, кА, кА, y/y°, Δ/y°
К1	24,4	21,2	8	23,9
К2	2,4	2,07	3	4,1
К3	1,7	1,47	2,6	3,3

Заключение

цех осветительный ток замыкание

В данной пояснительной записке произведен расчет электроснабжение электромеханического цеха, целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов, позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы цеха.

В ходе выполнения курсового проекта мы произвели расчет электрических нагрузок. Выбрали количество и мощность трансформаторов, с учета оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбрали наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий. Произвели расчет токов короткого замыкания. Определили мощность компенсирующих устройств.

Список использованной литературы

1.   Бозжанова Р.Н., О.П. Живаева. Электроснабжение. Методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения специальности 050718 - Электроэнергетика. - Алматы, АИЭС, 2008. - 35 с.

.     Справочник по проектированию электроснабжения: Электроустановки промышленных предприятий / Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990

3.      Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования: Электроустановки промышленных предприятий / Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991

4.   Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электрооборудование. Под ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

5.      Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электроснабжение / Под ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1986.