Курсовая работа: Проектирование системы электроснабжения кузнечно-прессового цеха

Содержание

• Введение
• 1. Технологический процесс производства
• 2. Выбор источника питания и величины применяемых напряжений
• 2.1 Выбор напряжения питающей и распределительной сети
• 2.2 Выбор напряжения для силовой и осветительной сети
• 3. Определение электрических нагрузок производства
• 4. Выбор числа и мощности трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности
• 5. Выбор схемы и конструктивного исполнения распределительной сети
• 6. Расчет токов короткого замыкания
• 7. Выбор и проверка электрооборудования
• 7.1 Закрытое распределительное устройство 6 кВ
• 7.2 Выбор оборудования трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ и распределительных щитов

Введение

В курсовом проекте рассматривается проектирование системы электроснабжения кузнечно-прессового цеха. Исходными данными для разработки являются: генеральный план производства, сменность предприятия, номинальные мощности электроприемников, генеральный план производства, сведения об источнике питания.

Электроприемники кузнечно-прессовой машины относятся ко 2-й и 3-й категории надежности электроснабжения. Для предприятия принята радиальная схема электроснабжения. Что обеспечивает достаточную надежность питания потребителей 2-й и 3-й категории.

Произведен расчет электрических нагрузок, компенсации реактивной мощности с учётом нагрузок с резкопеременным графиком работы, расчёт токов короткого замыкания на шинах распределительных устройств. На основе расчетной нагрузки произведен выбор силовых трансформаторов, кабельных линий и устройств компенсации реактивной мощности. На основе проведенного расчета токов короткого замыкания выбрано и проверено измерительное, защитное и коммутационное электрооборудование. Рассчитана релейная защита силового трансформатора. Рассмотрены вопросы электробезопасности и экономической эффективности системы электроснабжения.

1. Технологический процесс производства

Участок кузнечно-прессового цеха (КПЦ) предназначен для подготовки металла к обработке.

Он имеет станочное отделение, в котором установлено оборудование: обдирочные станки типа РТ-21001 и РТ-503,электротермические установки, кузнечно- прессовые машины, мостовые краны и др. Участок предусматривает наличие помещений для цеховой ТП, вентиляторной, инструментальной, складов, для бытовых нужд и пр.

Количество рабочих смен-2. Потребители электроэнергии имеют 2 и 3 категории по надежности электроснабжения. Грунт в районе КПЦ - суглинок с температурой +15 С.

Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 каждая. Размер участка А x В x Н = 96 x 56 x 10 м.

В таблице 1.1 представлен состав электрооборудования электромеханического цеха.

проектирование электроснабжение цех трансформатор

Таблица 1.1

Состав электрооборудования участка кузнечно-прессового цеха

2. Выбор источника питания и величины применяемых напряжений

2.1 Выбор напряжения питающей и распределительной сети

Выбор рационального напряжения для системы электроснабжения является одним из главных вопросов при проектировании и разработке системы электроснабжения промышленного объекта, поскольку величиной напряжения определяется параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования сетей и подстанций, т.е. капитальных затрат, величина потерь электроэнергии, расход цветного металла и эксплуатационные расходы. Выбор величин напряжения производится в соответствии с рекомендациями [1].

ЭСН осуществляется от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1,4 км, а от энергосистемы до ГПП -12 км. Напряжение на ГПП -6 и 10кВ.

2.2 Выбор напряжения для силовой и осветительной сети

Для проектируемого завода используется напряжение 380/220 В с промышленной частотой 50 Гц и глухозаземленной нейтралью источника, так как указанный уровень напряжения удовлетворяет основным условиям питания потребителей завода, а именно:

1) приемлемое значение потерь электроэнергии и расхода цветного металла на проводники;

2) возможности совместного подключения от общих трансформаторов осветительных и силовых электроустановок;

3) сравнительно незначительная мощность электроприемников цеха;

4) сосредоточение электроприемников на небольшой территории;

5) относительно низкое напряжение между фазой и землей;

3. Определение электрических нагрузок производства

Знание электрических нагрузок необходимо для выбора и проверки проводников (шин, кабелей и других) и трансформаторов по пропускной способности, а также для определения потерь электрической энергии и отклонений напряжения, выбора устройств защиты и компенсирующих устройств. Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок при проектировании является основой для рационального решения всего сложного комплекса вопросов электроснабжения современного промышленного предприятия. При проектировании системы электроснабжения необходимо также учитывать перспективы развития производства.

Расчет ведется по методу упорядоченных диаграмм в виду наличия ведомости электроприемников базы.

Последовательность вычислений сохраняется для всех видов установленного электрооборудования.

1) При выполнении расчетов все электроприемники цеха группируются по характерным категориям с одинаковыми Ки и tg;

2) Расчет ведется для электромеханического цеха;

3) Определение суммарной мощности электроприемников ?РН, кВт:

(3.1)

где п - количество электроприемников цеха; РН - номинальная мощность электроприемников, кВт.

4) Определение нагрузки за наиболее загруженную смену:

, (3.2)

(3.3)

где КИ - коэффициент использования РСМ, QСМ - активная и реактивная мощности электроприемников за наиболее загруженную смену, кВт и кВар соответственно.

Например, для электротермических установок на ШМА-1:

,

.

Для остальных электроприемников секции 1 ШМА-1 расчет аналогичен.

,

.

5) Определение группового коэффициента использования КИГ секции 1 ШМА-1:

(3.4)

6) Находим эффективное число электроприемников пЭ секции 1 ШМА-1:

(3.5)

где РНmax - наибольшая номинальная мощность электроприемника, кВт.

Принимаем целое меньшее число nэф=2.

7) По [3] находится коэффициент расчетной нагрузки (Кр) в зависимости от КИГ=0,75 и nэф=2; Кр=2,64.

8) Находим расчетную активную нагрузку секции 1 ШМА-1 РР, кВт:

(3.6)

.

В том случае, когда расчетная мощность Рр окажется меньше номинальной наиболее мощного ЭП, следует принимать : Рр=Рном.мах;

9) Находим расчетную реактивную нагрузку секции 1 ШМА-1 QР, кВар:

(3.7)

В соответствии с практикой проектирования принимается при nэф<10 и при nэф>10.

10) Определение полной расчетной мощности секции 1 ШМА-1 SР, кВА:

(3.8)

;Для секции 2 ШМА-2 и других секций ТП 1 расчет производится аналогично.

Результаты последующих расчетов трехфазной нагрузки станции сводятся в таблицу А.1 приложение А.

Для определения значения расчетной мощности освещения используется метод удельных плотностей нагрузок:

(3.3)

(3.4)

где гОСВ - удельная нагрузка площади цеха, кВт/м2;

F - площадь цеха, м2.

Рассчитаем суммарную осветительную нагрузку производства (секция 1 ШМА): гОСВ =10 кВт/мІ; F=5376 мІ; tgц=0,33, тогда

,

Результаты последующих расчетов осветительной нагрузки станции сводятся в таблицу А.1 приложение А.

4. Выбор числа и мощности трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

При выборе мощности трансформаторов ТП надо знать расчетную мощность цеха Sp, требования по степени бесперебойности в электроснабжении, требования коэффициента загрузки по отраслям.

Выбор ТП от исходных данных осуществляется по полной расчетной мощности цеха.

Так как база имеет потребителей I и II категории, то на ТП установим два трансформатора. Выбор мощности проведем по условию:

(4.1)

Определить коэффициенты загрузки трансформаторов ТП мощностью в нормальном и аварийных режимах:

(4.2)

(4.3)

По условию перегрузки трансформатора в аварийном режиме, коэффициент загрузки не должен превышать 1,4. Поэтому в послеаварийном режиме неответственные потребители (3 категории) должны быть отключены.

Расчётная мощность КУ:

(4.4)

(4.5)

где tgцЗ=0,4.

По справочнику выбирается стандартное значение мощности КУ на каждый трансформатор и определяем не скомпенсированную мощность:

(4.6)

где N - число батарей.

Затем находим полную мощность и, если необходимо, изменяем номинал трансформаторов и (или) их количество.

(4.7)

Определим мощность, необходимую для компенсации ТП-1 [5]:

Тогда расчетная мощность с учетом компенсации:

Так как трансформаторы цеховых подстанций не рассчитаны, то приближенно потери активной и реактивной мощности в них можно определить из выражений:

, (4.8)

, (4.9)

где ?РТ, ?QT - потери активной и реактивной мощности в цеховых подстанциях, кВт и кВар соответственно; SРНН - расчетная мощность предприятия на шинах напряжением до 1 кВ за максимально загруженную смену.

,

.

Расчетная полная мощность потерь:

Тогда расчетная мощность трансформатора для потребителей I категории:

Принимаем к установке в цехе трансформаторов 2ЧТМГ-400/10. Коэффициенты загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах:

Коэффициенты загрузки не превышают допустимых значений. Основные технические характеристики трансформаторов приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Номинальные параметры трансформаторов

УКМ расшифровывается как автоматическая установка компенсации реактивной мощности. Ее основное преимущество в отличии от не автоматических (нерегулируемых) установок, которые были распространены в советское время - это полностью автоматическая работа.

При том, что затраты времени на обслуживание УКМ минимальны, ее эффективность сложно переоценить.

Принцип работы УКМ заключается в своевременном подключении необходимого количества ступеней, в зависимости от нагрузки в сети.

Настройки работы вводятся один раз и далее установка функционирует в заданном режиме.

Бывает такое, что исчезает напряжение в сети. В этом случае после подачи напряжения, установка УКМ возобновляет свою работу без дополнительного вмешательства.

Главное для долгосрочной эксплуатации УКМ - это своевременные осмотры и протяжка болтовых соединений при необходимости.

Самыми частыми проблемами, с которыми сталкиваются энергетики, и электрики в сетях 0,4 кВ на своих предприятиях оказываются следующие явления: не хватает мощности трансформатора; заниженное напряжение; значительные потери активной мощности; греются провода и кабели; большие счета за оплату электроэнергии.

Это основные неприятности, которые ликвидируются применением УКМ.

5. Выбор схемы и конструктивного исполнения распределительной сети

Распределительная сеть выполняется кабельными линиями с изоляцией из сшитого полиэтилена/поливинилхлорида и медными жилами.

Прокладка кабельных линий выполняется на лотах, указанный вид канализации обеспечивает отличную защиту кабеля от механических повреждений, от воздействия агрессивных свойств грунта, облегчает ремонт.