- •2 Характеристика помещений
- •1 Определение категории надежности
- •Технические данные электроприемников
- •Технические данные трансформатора
- •3. Линии ню, н11, н11: рп1 - электроприемники №1, 2, 38.
- •Расчетная схема рп1 - эп №1,2
- •7. Линии н16 - н25: рпз - эп № 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,13, 14, 39.
- •12. Линия н7: между секциями 1и 2 стоит авр автомат 3sf.
- •16. Линии н26 - н35: рп4 - эп № 28 - 37, 39.
- •17. Линии н26 - н28: рп4 - строгальные станки, автоматы sf26 - sf28. Номинальный ток:
- •21. Линии н36 - н48: рп5 - эп № 15 - 27.
- •23. Линии н39 и н40: рп5 - сверлильные станки, автоматы sf36 и sf37. Номинальный ток:
- •25. Линии н47, н48: рп5 - плоскошлифовальные станки, автоматы sf44, sf45. Номинальный ток:
ЗАДАНИЕ НА КП
Исходными
данными для проектирования системы
электроснабжения ре- монтно-механического
цеха металлургического завода является
план цеха и
ведомость
нагрузок, представленная в табл. 1
Таблица 1
Технические данные электроприемников
|
|
Рэо, |
п, hit |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТРЕБУЕТСЯ
-
Разработать схему электроснабжения механического цеха. -
Рассчитать нагрузки методом коэффициента максимума. -
Выбрать силовой трансформатор напряжением 10 / 0,4 кВ. -
Выбрать компенсирующие устройства. -
Выбрать аппараты защиты и распределительные устройства. -
Выбрать сечение электрических линий электроснабжения. -
Проверить правильность выбора сечения проводов по потере напряжения. На листе 1 графической части изобразить план цеха с электрическими сетями.
На
листе 2 графической части изобразить
однолинейную схему электроснабжения
цеха.
СОДЕРЖАНИЕ
2,2 + 0 9
I — — — 45 д 18
ВВЕДЕНИЕ
Распределение
и потребление электроэнергии, как на
промышленных предприятиях, так и на
объектах сельскохозяйственного
назначения должны производиться с
высокой экономичностью, безопасностью
и требуемым качеством электроэнергии.
Для
выполнения этих требований необходимо
не только рационально построить схему
электроснабжения, но и правильно выбрать
соответствующее электрическое
оборудование. Такие же задачи решаются
и при реконструкции системы
электроснабжения.
i ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ
Ремонтно-механический
цех (РМЦ) предназначен для ремонта и
настройки электромеханических
приборов, выбывающих из строя. Он
является одним из цехов металлургического
завода, выплавляющего и обрабатывающего
металл. РМЦ имеет два участка, в которых
установлено все необходимое оборудование.
В цехе предусмотрены помещения для
трансформаторной подстанции,
вентиляторной, инструментальной,
складов, сварочных постов, администрации
и др. Размеры цеха 48x28x9 м. Каркас здания
цеха смонтирован из блоков-секций
длиной 6 м каждый. Электроснабжение
завода осуществляется от главной
понизительной подстанции ГПП напряжением
ЮкВ, расположенной на территории завода
на расстоянии 0,9 км от цеха. По категориям
надежности электроснабжения потребители
цеха относятся к I и II категориям.
От
правильного выбора категорий приёмников
электроэнергии по степени бесперебойного
питания для конкретного технологического
производства во многом зависит выбор
надёжной схемы электроснабжения,
обеспечивающей в условиях эксплуатации
минимальные затраты. В отношении
обеспечения надежности электроснабжения
электроприемники разделяются на
следующие три категории.
Электроприемники
I категории -
электроприемники, перерыв электроснабжения
которых может повлечь за собой опасность
для жизни людей, значительный
материальный ущерб народному хозяйству;
повреждение основного оборудования,
массовый брак продукции. Они должны
обеспечиваться электроэнергией от
двух независимых взаимно резервирующих
источников питания. Перерыв их
электроснабжения при нарушении
электроснабжения от одного из
источников питания может быть допущен
лишь на время автоматического
восстановления питания (насосы,
вентиляторы, компрессоры, воздуходувки,
технологическое оборудование предприятий
нефтехимической промышленности,
некоторые уникальные металлообрабатывающие
станки, дуговые печи). Из приемников
первой категории выделяется «особая»
группа, бесперебойная работа которых
необходима дня безаварийного останова
производства с целью предотвращения
угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и
повреждения дорогостоящего основного
оборудования (насосы, компрессоры,
вентиляторы для химической промышленности,
вакуумные электрические печи для
выплавки высококачественных сталей,
подъемно-транспортное оборудование).
Для электроснабжения особой группы
должно предусматриваться дополнительное
питание от третьего независимого
взаимно резервирующего источника
питания.
Электроприемники
II категории
- электроприемники, перерыв электроснабжения
которых приводит к массовому недовыпуску
продукции, массовым простоям рабочих,
механизмов и промышленного транспорта.
Для них допустимы перерывы электроснабжения
на время, необходимое для включения
резервного питания действиями дежурного
персонала или выездной оперативной
бригады. Электроприемники II категории
рекомендуется обеспечивать электроэнергией
от двух независимых взаимно резервирующих
источников питания. При наличии
централизованного резерва трансформаторов
и возможности замены повредившегося
трансформатора за время не более 1 суток
допускается питание электроприемников
II категории от одного трансформатора.
Допускается питание электроприемников
II категории по одной кабельной линии,
состоящей не менее чем из двух кабелей.
К электроприемникам II категории
надежности относится электропривод
технологических механизмов, электролизные
установки, электросварочное оборудование,
печи сопротивления, индукционные печи,
подъемно- транспортное оборудование,
электроосветительные установки.
Общепромышленные
установки:
компрессорная установка. Двигатели
компрессоров - трехфазные асинхронные
с короткозамкнутым ротором, работают
в даительном режиме, не требуют
регулирования частоты вращения. Мощность
двигателя - 30 кВт, напряжение статорной
обмотки - 380 В. Питание двигателей
производится переменным током
промышленной частоты 50 Гц. Перерыв в
электроснабжении недопустим, т. к. может
повлечь за собой опасность для жизни
людей и серьезное нарушение технологического
процесса. Прекращение подачи сжатого
воздуха на режущий инструмент может
вызвать ранение обслуживающего
персонала. Этот потребитель относится
к I категории электроснабжения.
Компрессорная установка создает
равномерную и симметричную по всем
трем фазам нагрузку. Коэффициент
мощности coscp
=
0,6. Коэффициент использования равен Ки
= 0,8.
Транспортировка
и подъем грузов
осуществляется мостовым краном. Кран
работает в повторно-кратковременном
режиме. Для него характерны частые
толчки нагрузки. Ки = ОД. Коэффициент
мощности изменяется в значительных
пределах 0,3-0,8. Принимаем средний coscp
=
0,5;
Рном.
= 20 кВт. По бесперебойности питания
относится транспортер к I категории
надежности электроснабжения. Питается
переменным током частотой 50 Гц,
напряжением 380 В. Эта нагрузка считается
симметричной по всем трем фазам.
Электродвигатели
производственных механизмов для
электропривода станков.
Напряжение сети 380 В. Ток переменный
частотой 50 Гц. По надежности
электроснабжения станки относятся ко
II категории.
Электросварочные
установки:
трансформатор сварочный работает на
переменном токе промышленной частоты,
с напряжением 380 В. Он является однофазной
нагрузкой с повторно-кратковременным
режимом работы, неравномерной
нагрузкой фаз с cos
ф
= 0,4; относятся к приемникам электрической
энергии II категории надежности
электроснабжения.
Электрические
осветительные установки
представляют собой однофазную
нагрузку, но при правильной группировке
осветительных при- боров можно
достичь равномерной нагрузке по фазам.
Характер нагрузки равномерный, без
толчков; cos
(р
для газоразрядных ламп 0,95. Напряжение
питания 220 В. По надежности электроснабжения
осветительные установки относятся ко
II категории.
2 Характеристика помещений
По
условиям окружающей среды производственные
помещения делятся на три группы:
нормальные помещения, опасные по
коррозии и взрыво- и пожароопасные
помещения.
Заполним
табл. 2, по условиям окружающей среды
помещения предприятия относятся к
нормальным, поэтому в качестве приводных
асинхронных электродвигателей
приняты электродвигатели общего
применения единой серии 4А со степенью
защиты IP44.
Таблица 2
Классификация помещений
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Вентиляционная |
B-IIa |
П-Па |
ПО |
|
Бытовка 1 |
Д |
Д |
БПО |
|
Склад |
Д |
П-IIa |
БПО |
|
Сварочное отделение |
Г |
Г |
БПО |
|
Станочное отделение 1 |
Д |
Д |
БПО |
|
Станочное отделение 2 |
Д |
Д |
БПО |
|
Инструментальная |
Д |
д |
БПО |
|
Административное помещение |
д |
д |
БПО |
|
Бытовка 2 |
д |
д |
БПО |
|
Трансформаторная подстанция |
д |
Д |
БПО |
|
1 Определение категории надежности
В
цехе имеются электроприемники I и II
категории надежности. Поэтому необходимо
иметь не менее двух источников питания.
Выбираем два трансформатора ддя
питания силовой и осветительной
нагрузки. Коэффициенты использования
Ки
и коэффициенты мощности coscp,
tgcp
берутся
из приложений. Технические данные
электроприемников вносятся в табл. 3.
Таблица
3
Технические данные электроприемников
|
|
Р
|
п,
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ОД |
|
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.
1. Схема электроснабжения цеха
Электроприемники
разбиваем на группы: трехфазного
длительного режима (ДР), трехфазного
повторно-кратковременного (ПКР),
однофазного по- вторно-кратковременного
(ПКР), ОУ - осветительная установка.
Выбираем виды распределительных
устройств (РУ): РП - распределительный
пункт, ЩО - щит освещения. Исходя из
понятия первой категории надежности
электроснабжения, составляем схему
электроснабжения с учетом распределения
нагрузки.
Выбираем
двухтрансформаторную цеховую подстанцию,
а между секциями низкого напряжения
устанавливается устройство АВР
(автоматическое включение резерва).
Поскольку трансформаторы должны быть
одинаковые, нагрузка распределяется
по секциям примерно одинаково.
Расчет
производим методом коэффициента
максимума (упорядоченных диаграмм),
который сводится к определению
максимальных расчетных нагрузок группы
электроприемников.
Рм
= КМРСМ,
кВт;
QM
= K^QCM/
кВА; SM
= д/Рм2
+ Qh,
кВА.
где
Рм
- максимальная активная нагрузка, кВт;
QM
-
максимальная реактивная нагрузка, кВАр;
SM
-
максимальная полная нагрузка, кВА;
Км
- коэффициент максимума активной нагрузки
(Км
= f
(Ки,
пэ));
пэ
- эффективное число электроприемников
(пэ
= f
(п,
ш, Ки
ср,
Рн));
КИСр
~ средний коэффициент использования
группы электроприемников;
„
__
Рем!
Киср
— р
m
-
показатель силовой сборки в группе;
Рн нб m = р
гн нм
Рн
нб и Рн
нм - номинальные приведенные к длительному
режиму активные мощности электроприемников
наибольшего и наименьшего в группе,
кВт. К^ - коэффициент максимума реактивной
нагрузки (К^ = 1); Рем - средняя активная
мощность за наиболее нагруженную смену,
кВт; Qcm
-
средняя реактивная мощность за наиболее
нагруженную смену, кВАр;
Рем
= КИРН,
кВт; QCM
= Рсм
- tan
ср, кВАр; SCM
=
Vpcm
+ Qcm
* кВА;
где
tan
ф
- коэффициент реактивной мощности;
SCM
-
полная мощность за наиболее нагруженную
смену, кВ А;
Ки
- коэффициент использования
электроприемников;
Рн
- номинальная активная групповая
мощность, приведенная к длительному
режиму;
Приводим
все повторно-кратковременные нагрузки
к длительному режиму, а однофазные
- к условной трехфазной мощности. Кран
мостовой - Рп
= 20 кВт; ПВ = 60 %; п = 2 шт.
Номинальная
мощность, приведенная к длительному
режиму работы составит: Рн
= Рп
' VTlB
■
cos
ср
= 20 - л/Ш ■ 0,5 = 7,75 кВт РН2
= Рн
" п = 7,75 ■ 2 = 15,5 кВт Сварочный агрегат
- Рп
= 12 кВт; ПВ = 40 %; п = 3 шт. Номинальная
мощность, приведенная к длительному
режиму работы
составит:
Рн
= Рп
' л/ПВ ■ cos
ф = 12 ■ л/fR
■ 0,4 = 3,04 кВт * РН2
= Рн ' п = 3,04 ■ 3 = 9,12 кВт
Однофазную
нагрузку приводим к условной трехфазной
мощности. Заточные станки: Рн=2,5
кВт.
Par
Рдг
Ра = Рв = Рс
= 2
; кВт;
2,5
+ 2,5
Рд = Рв = Рс = 2 = 2,5 кВт;
Рн2
= Р ■ п = 2,5 ■ 3 = 7,5 кВт; Сверлильные станки:
Рн
= 2,2 кВт.
Par
Рдг
Ра
— Рс — 2
> кВт;
2,2 + 0
Ра
= Рс = —— = 1Д
кВт;
Par
Prt
РВ=
2
, кВт;
2,2 + 2,2 Рв = 2 = 2,2 кВт;
Р^-4,4
кВт;
Определяем
методом удельной мощности нагрузку
осветительной установки:
Роу
= Руд
" S,
кВт;
где
Руд - мощность, приходящаяся на 1 м2
освещаемого помещения, Вт; S
-
площадь цеха, м2.
Роу
= 11 • 1344 - 10~3
= 15,4 кВт;
Распределяем
нагрузку по секциям.
Таблица 4
Распределение нагрузки по секциям
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно
распределению нагрузки по РУ заполняем
сводную ведомость нагрузок по цеху.
РН2
= Рн
■ п, кВт;
Определяем
cos
фср,
tan
фср
и результаты заносим в таблицу.
2,2 + 0 9
I — — — 45 д 18
1мрп4
" 1мрп4
~ л/т ■ 0,38 " 363,7
А;
^мрп5 82,3
1мрп5
=
7Тйл'А; 1мрп5
=
л/3~ ■ 0,38 =
216,6 А;
= jW_ .. - 13,8 - 21 А-
мщ°
V3"U/
' мщ°
л/3" • 0,38 '
Потери
в трансформаторе определяем по формулам:
ДРТ
= 0,02SM
нн
, кВт; ДРТ
= 0,02 - 317,4 = 6,3 кВт;
AQT
= 0,1SMHH
,кВАр; AQT
= ОД ■ 317,4 = 31,7 кВАр;
AST
= д/ЛРт + AQ?
, кВА; AST
= V6^2
+ 31,72
= 32,3 кВА.
На
основании расчетов заполняем сводную
ведомость нагрузок по цеху (табл. 5).
Определяем
расчетную мощность трансформатора с
учетом потерь, но без компенсации
реактивной мощности:
ST
>
Sp
=
0,7SMBH
=
0,7 ■ 349,7 = 244,8 кВА. По справочнику [1]
выбираем трансформатор типа ТМ мощностью
250 кВА. Согласно первой категории
надежности на цеховой ТП необходимо
установить два трансформатора.
Выбранную мощность цехового трансформатора
проверяем на перегрузочную способность
в аварийном режиме:
1
4S
>
S /
1,4
• 250 > 349,7 350 > 349,7
Так
как условие выполняется, следовательно,
мощность выбрана правильно.
К
установке принимаем комплектную
трансформаторную подстанцию КТП
2x250-10/0,4
с двумя трансформаторами типа ТМ- 250-
10/0,4.
Определяем
коэффициент загрузки трансформатора:
КЗ
= Shh
/п
• Shom.t
=
317,4/2-250
=
0,63.
Средневзвешенный
коэффициент мощности по цеху составил:
coscpcp
-
PcmI
/
Scm
X
= 113>24
/ 150,9 = 0,75.
Поскольку
коэффициент мощности меньше оптимального
(0,92), то необходимо скомпенсировать
реактивную мощность.
гнование РУ и ЭП |
Нагрузка установленная |
Нагрузка средняя за смену |
Нагрузка максимальная |
||||||||||||||||
Рн, кВт |
п, пгг |
РнЕ, кВт |
Ки |
COS(p |
tgq> |
m |
Рем, кВт |
Qcm,kBAp |
Scm, кВА |
пэ |
Км |
Км' |
Рм, кВт |
Qm, кВАр |
Sm, кВА |
1м, А |
|||
РП1 |
|
||||||||||||||||||
Вентиляторы |
30 |
2 |
60 |
0,8 |
0,6 |
0,75 |
|
48 |
36 |
60 |
— |
— : |
— |
|
|
|
|
||
юстовой ПВ = 60% |
20 |
1 |
20 |
од |
0,5 |
1,73 |
|
2 |
3,5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Всего по РП1 |
— |
3 |
80 |
0,62 |
0,78 |
0,19 |
<3 |
50 |
39,5 |
64 |
3 |
1,51 |
1,1 |
75,5 |
43,5 |
87,1 |
132,5 |
||
РП2 |
|
||||||||||||||||||
[ные агрегаты ПВ = 40% |
12 |
3 |
36 |
0,2 |
0,4 |
1,33 |
|
7,2 |
9,6 |
12 |
— |
— |
— |
7,2 |
9,6 |
12 |
18,2 |
||
РПЗ |
|
||||||||||||||||||
арные автоматы |
6 |
3 |
18 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
|
2,52 |
4,36 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
фрезерные станки |
10 |
3 |
30 |
0,17 |
0,65 |
1Д7 |
|
5Д |
5,9 |
7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
лошлифовальные станки |
6 |
3 |
18 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
|
2,52 |
4,36 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
юстовой ПВ = 60% |
20 |
1 |
20 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
|
2 |
3,5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Всего по РПЗ |
— |
10 |
86 |
0,14 |
0,56 |
1,49 |
>3 |
12,14 |
18,1 |
21,8 |
3 |
0,63 |
U |
7,6 |
19,9 |
21,3 |
32,4 |
||
РП4 |
|
||||||||||||||||||
:точные станки |
7,5 |
3 |
22,5 |
0,17 |
0,65 |
1Д7 |
|
3,8 |
4,4 |
5,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
огальные станки |
17,5 |
3 |
52,5 |
0,17 |
0,65 |
1Д7 |
|
8,9 |
10,4 |
13,7 |
|
|
|
|
|
|
|
||
езерные станки |
8,5 |
4 |
34 |
0,17 |
0,65 |
1Д7 |
|
5,8 |
6,8 |
7,3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Всего по РП4 |
— |
10 |
109 |
ОД 7 |
1,25 |
1,17 |
<3 |
18,5 |
21,6 |
14,8 |
|
|
1Д |
98,1 |
23,7 |
100,9 |
363,7 |
||
РП5 |
|
||||||||||||||||||
точные станки |
7,5 |
3 |
22,5 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
|
3,2 |
5,5 |
6,4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
элильные станки |
4,4 |
2 |
8,8 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
|
1,2 |
2Д |
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
жарные станки |
6 |
6 |
36 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
|
5 |
8,6 |
9,9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
кошлифовальные станки |
10,5 |
2 |
21 |
0Д4 |
0,5 |
1,73 |
|
2,9 |
5 |
5,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Всего по РП5 |
— |
13 |
88,3 |
0,14 |
0,5 |
1,72 |
<3 |
12,3 |
21,2 |
24,5 |
|
|
1Д |
79,5 |
21,2 |
82,3 |
216,6 |
||
ЩО |
|
||||||||||||||||||
ОУ с ГРЛ |
— |
— |
15,4 |
0,85 |
0,95 |
0,35 |
|
13,1 |
4,6 |
14 |
— |
— |
— |
13,1 |
4,6 |
13,8 |
21 |
||
►сего на ШНН |
|
|
|
|
|
|
|
113,2 |
114,6 |
151,1 |
|
|
|
191 |
122,5 |
317,4 |
|
||
Потери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,3 |
31,7 |
32,3 |
|
Цводная
ведомость нагрузок по цеху
S. ВЫБОР КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Из
табл. 5 выпишем исходные данные и заполним
табл. 6.
Таблица 6
Исходные данные
|
COS ф |
|
Рм, |
Qm |
|
|
|
|
|
|
|
Определяем
расчетная мощность компенсирующего
устройства: Qicy
=
а Рм (tgcp
-
tg(pK)
=
0,9- 191 • (0,88 - 0,33) - 94,5 кВАр.
Принимаем
coscpx
=
0,95, тогда tgcpK
=
0,33. Из справочника [1] выбираем установку
УКБН -0,38-100-50УЗ со ступенчатым регулированием
по 50 кВАр, по одной на секцию. Определяем
фактические значения tgcpcj)
и
созфф после компенсации реактивной
мощности:
tgфф
=
tg9
-
Qk.ct.
/
а • Рм= 0,88 - (2 * 50) / 0,9 • 191 = 0,57, что
соответствует со8фф— 0,86.
Мероприятия
по повышению коэффициента мощности:
-
ограничение продолжительности холостого хода; -
замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности; -
отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (в ночное время).
Потери
в трансформаторе составят: ДРт = 0,02- SHH
=
0,02 • 192,3 = 3,8 кВт; AQt
-
0,1 •
SHH
=
0,1 • 192,3 = 19,2 кВАр;
AST
=
л/3,82
+ 19,22
= 19,6 кВА.
Результаты
заносим в сводную ведомость нагрузок
цеха.
Таблица 7
Сводная ведомость нагрузок цеха
|
COS ф |
tan ф |
Рм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем
расчетную мощность трансформатора с
учетом "потерь:
Sp
=
0,7SMBH
=
0,7
■ 199,2 = 139,4 кВА.
К
установке принимаем трансформатор типа
ТМ- 250- 10/0,4. Технические данные
трансформатора заносим в табл. 8
Таблица
8