Курсовая работа: Проектирование электроснабжения цеха

ЗАДАНИЕ

В соответствии с исходными данными (план цеха с расставленным технологическим оборудованием (рисунок 1) и ведомость электроприёмников (табл. 1)) выполнить следующее:

1) Наметить узлы питания электроприёмников станков (силовые шкафы, распределительные шинопроводы и т.д.);

2) Определить расчетные нагрузки по узлам питания и цеху в целом методом коэффициентов использования и максимума;

3) Выбрать схему питающей и распределительной сетей цеха;

4) Выбрать число и мощность трансформаторов, место расположения цеховых подстанций;

5) Определить сечение проводов, кабелей и шин сети цеха;

6) Произвести расчет тока короткого замыкания на напряжении до 1000 В;

7) Произвести выбор электрической аппаратуры и рассчитать ток плавких вставок предохранителей и уставкирасцепителей автоматов;

8) Начертить план цеха с силовой электрической сетью;

9) Начертить схему питающей и распределительной сетей с указанием сечения проводов, параметров отключающей аппаратуры и электроприёмников.

Таблица 1 Ведомость электроприёмников

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЗАДАНИЕ

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

1.1 Расчет электрических нагрузок цеха

1.2 Учет потерь и компенсация реактивной мощности

1.3 Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции и выбор КТП

2. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕХОВОЙ СЕТИ

2.1 Выбор силовых распределительных пунктов

2.2 Выбор сечения кабелей и аппаратов защиты цеховой сети

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ

4. ПРОВЕРКА АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ.

5. УЧЁТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

трансформатор цех ток замыкание

1.1 Расчет электрических нагрузок цеха

Объединим приёмники в группы. Отделение крупногабаритного оборудования запитаем от распределительного пункта РП1, механическое отделение от шинопроводов распределительных РП2 и 3, а отделение кранов от РП 4. Разобьем электроприемники на группы: трехфазный длительный режим (ДР), трехфазный повторно-кратковременный (ПКР), осветительная нагрузка (ОУ).

1) Определение номинальной мощности.

Активная номинальная мощность трехфазных ЭП длительного режима работы (электропривод металлорежущих станков, вентиляторов, компрессоров идр.) равна паспортной или установленной мощности:

Р ном = Р уст = Рп. (1.2.1)

Суммарная номинальная мощность определяется:

РнУ =п •Рн. (1.2.2)

Например, механическое отделение №1 (станки №4-6):

РнУ =8•1+2,5•1+14•7=108,5 кВт.

Механическое отделение №2 (станки, вентиляторы):

РнУ =14•7+10•5=148 кВт.

Отделение крупногабаритного оборудования (электроприводы конвейеров):

РнУ =50•2=100 кВт.

Результат вносится в табл.2 графу 4.

Отделение кранов: ЭП повторно-кратковременного режима работы приводятся к длительному режиму. Данную группу ЭП запитаем от РП4.

,

где Р_ном - номинальная приведенная мощность ПКР, кВт;

Р_эп - мощность электропотребления, кВт;

ПВ - продолжительность включения.

=31,62 кВт;

Результат заносится в графу 4 табл. 2.

2) Определяются среднесменные нагрузки:Рсм.Qсм. (графы 9,10 табл.2).

Например, для станков отделения крупногабаритного оборудования:

Среднесменные активные нагрузки:

Рсм = РномУ •Ки (1.2.3)

Рсм = 100•0,55 = 55 кВт;

Среднесменные реактивные нагрузки:

Qсм = Рсм•tgц (1.2.4)

Qсм = 55•1,52 = 83,6квар.

3) Средневзвешенный коэффициент использования(графа 5 табл.2).

Например, для РП3:

Ки.с.=43,7 /148= 0,29> 0,2.

4) Определение эффективного числа электроприемников и расчетной нагрузки узла

РП 1: так как n = 2; m < 3; Kи.ср = 0,55 >0,2 , то nэ = n =2;

Км` = 1,1 при nэ< 10. Км = f (Kи.ср.=0,55; nэ =2)=1,67 (по рис.1.3).

Активная максимальная (расчетная) мощность:

Рр= Км •Рсм (1.2.5)

Рр = 1,67•55= 91,85 кВт.

Реактивная максимальная мощность:

Qр= 1,1•Qсм (1.2.6)

Qр = 1,1•83,6=91,96квар.

Полная максимальная мощность:

Расчетныйток:

РП2: так как n = 8; m ?3; Kи.ср = 0,14 <0,2 , то

n_э= n_э*n, (1.2.7)

Наибольшая единичная мощность 14 кВт, следовательно, надо отобрать ЭП с мощность более 7 кВт. Тогда n₁=7+1 = 8.

Суммарная мощность наибольших ЭП:

Р_ном1= 7•14+1•8 = 106кВт.

По таблицедля n*= 0,89; Р^*= 0,977находим n^*_э= 0,88.

Тогда n_э = n*_э• n =0,88•9=7,92?8. Км = f (Kи.ср.=0,14; nэ =8)=2,43 (по табл.1.1).

Активная максимальная (расчетная) мощность:

Рр= Км •Рсм (1.2.8)

Рр = 2,43•15,19= 36,9 кВт.

Реактивная максимальная мощность:

Qр= 1,1• Qсм= 1,1 • 26,24 = 28,87квар.

Полная максимальная мощность:

Расчетный ток:

РП 3:

так как n = 6; m >3; Kи.ср = 0,3>0,2 , то

(1.2.10)

Км` = 1,1; Км = f(Kи.ср.=0,3;nэ =2)=2,6 (по рис.1.3).

Заносится в табл.2, графа12.

Активная максимальная (расчетная) мощность:

Рр= Км •Рсм = 2,6•16,9 = 43,94 кВт.

Реактивная максимальная мощность:

Qр= 1,1• Qсм= 1,1 • 29,24 = 32,16квар.

Полная максимальная мощность:

Расчетный ток:

Заполняется графа «Всего силовая нагрузка 0,4 кВ».

Определяются среднесменные нагрузки:

Р_{см. 0.4 кВ}= ? Рсм = 55 + 16,9 + 43,7 + 15,19= 130,8кВт.

Q_{см. 0.4 кВ}= ? Qсм = 83,6+ 29,24+ 46,24 + 26,24 = 185,3квар.

Определяются максимальные нагрузки:

?Рр =246,1 кВт; ?Qр=202,5квар; результат заносится в графы 14, 15 табл.2.

Полная максимальная мощность (графа 16 табл.2):

Расчетный ток:

РП4: так как n = 12; m ?3; Kи.ср = 0,29?0,2 , то nэ=n=12

Км` = 1 при nэ ?10. Км = f (Kи.ср.=0,29; nэ =12)=1,52 (по табл.1.1).

Активная максимальная (расчетная) мощность:

Рр= Км •Рсм

Рр = 1,52•26,82= 40,77 кВт.

Реактивная максимальная мощность:

Qр= 1•Qсм (1.2.9)

Qр = 1•34,68=34,68квар.

Полная максимальная мощность:

Расчетный ток:

Осветительная нагрузка:

Электрические нагрузки освещения рассчитываются по формулам:

где ??_о - удельная мощность осветительной нагрузки для высоты помещений 4-6 метра и требуемой для таких цехов освещенности 300 лк ??_о = 4,392 Вт/м2; ?? - площадь цеха, ?? = 6582,25 м2;

для светодиодных ламп

Кс.о. - коэффициент спроса на осветительную нагрузку. Для производственных зданий, состоящих из ряда пролетов Кс.о. = 0,95.

Полная максимальная мощность:

Расчетный ток осветительной нагрузки:

Нагрузка на шинах низкого напряжения

Установленная мощность (номинальная):

Рн.шнн = ?Р_н?=413,1+76,32=489,4 кВт.

Средняя нагрузка:

? Рсм. шнн =Рсм +Рсм. осв =197,2+64,87=262,1 кВт

? Qсм. шнн =Qсм+Qсм.осв =185,3+21,41=206,7квар.

Расчетная нагрузка:

?Рр.шнн = Рр +Рросв =246,1+64,87=311 кВт.

?Qр. шнн = Qр +Qр.осв =202,5+21,41=223,9квар

Определим средний коэффициент мощности cosц. и коэффициент реактивной мощности tgц

Таблица 2 Сводная ведомость нагрузок по цеху

1.3 Учет потерь и компенсация реактивной мощности

Для определения реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать, требуется знать суммарную реактивную мощность цеха и учётом освещения, а также потери мощности в трансформаторах. Потери определяем по формулам:

(1.3.1)

(1.3.2)

Суммарная реактивная мощность цеха с учётом освещения и потерь в трансформаторах равняется:

Так как предполагаем полную компенсацию реактивной мощности, то установим две автоматических установки компенсации реактивной мощности с номинальной мощностью 150кВАр каждая. Установки рассчитаны на номинальное напряжение 0,4 кВ, так как высокие капитальные затраты вкладываются в КТП, то компенсацию производим с таким расчетом, чтобы снизить мощность трансформаторов на цеховой подстанции. При компенсации со стороны высокого напряжения конденсаторными батареями снижаются затраты на сами установки, но мощность трансформаторов КТП получается значительная. Компенсация реактивной мощности со стороны высокого напряжения так же требует бомльших затрат, чем компенсация со стороны низкого напряжения, т.к. требуется еще затраты на вводное устройство высокого напряжения. Таким образом, принимаем к установке 2ЧУКМ-58 0.4-150-12,5 УХЛ4. Их характеристики представлены в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 Характеристики УКМ-58 0.4-90-15 УХЛ4

Установки обеспечивают кабельный ввод снизу. Устанавливаются на горизонтальные полы. Присоединение к шинам осуществляется через отдельный автоматический выключатель.

Суммарная реактивная мощность после компенсации:

1.4 Выбор мощности трансформаторов цеховой подстанции и выбор КТП

Расчетная нагрузка цеха с учетом освещения, компенсации реактивной мощности и потерь в трансформаторах:

??р=354,2кВА.

Мощность трансформатора определим по формуле:

(1.4.1)

где ?? - число трансформаторов цеховой подстанции, ??=2;

??1,2 - доля потребителей 1 и 2 категории в общей нагрузке предприятия, ??1,2=1;

??а.п. - коэффициент аварийной допустимой перегрузки трансформатора, ??а.п.=1,4.

Принимаем к установке комплектную двухтрансформаторную подстанцию тупикового типа наружной установки с трансформаторами мощностью 400 кВА, с кабельным высоковольтным вводом и кабельным вводом на стороне низшего напряжения - 2КТП-400/10/0.4 УХЛ1.

Выбираем трансформатор масляный герметичного исполнения ТМГ11-400/10.

Таблица 1.4.1 Характеристики трансформатора ТМГ11-400/10

2. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕХОВОЙ СЕТИ

2.1 Выбор силовых распределительных пунктов

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды используем распределительные пункты серии ПР компании «ИЕК». Они предназначены для ввода, учета и распределения электроэнергии к группам потребителей трёхфазного переменного тока промышленной частоты. Все шкафы имеют навесное исполнение. Параметры выбранных распределительных пунктов показаны в таблице 2.1.1

Таблица 2.1.1 Параметры силовых распределительных пунктов

2.2 Выбор сечения кабелей и аппаратов защиты цеховой сети

Вследствие небольших размеров цеха и незначительных расстояний между приёмниками в цехе выбираем радиальную схему электроснабжения. Питание потребителей осуществляется как от распределительных пунктов, расположенных вблизи групп электроприёмников так и от шин распределительного устройства цехов ТП. От РУ питаются потребители, имеющие большую мощность. Питающие низковольтные сети 0,4 кВ выполняем кабелем АПвВнг, способ прокладки - в канале и в трубе.

Сечение кабеля для напряжения до 1 кВ определяется из соотношения:

(2.2.1)

где ??дл - длительный расчетный ток одного приёмника или группы приёмников;

??пр - поправочный коэффициент на условия прокладки (количество работающих кабелей, лежащих рядом в канале). Значение коэффициента определяется по табл. 1.3.26 [ПУЭ]. Для одного приёмника: