2. Расчётно – конструкторская часть

2.1 Категория надёжности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Первым этапом проектирования систем электроснабжения является выбор схемы электроснабжения автоматизированного цеха. Выбор схемы электроснабжения зависит от множества факторов производства: категории, получающих питание, электроприемников, уровень окружающей среды, характера нагрузок и т.д.

Схема распределения электроэнергии должна быть связана с технологической схемой объекта. Питание приемников электроэнергии разных параллельных технологических потоков должно осуществляться от разных источников: подстанций, распределительных пунктов, разных секций шин одной подстанции. Это необходимо для того, чтобы при аварии не останавливались оба технологических потока.

При построении общей схемы внутрицехового электроснабжения необходимо принимать варианты, обеспечивающие рациональное использование ячеек распределительных устройств, минимальную длину распределительной сети, максимум экономии коммутационно – защитной аппаратуры.

Для создания системы электроснабжения автоматизированного цеха нужен один независимый источник питания, 4 магистральные шины и два распределительных пунктов, а также щит освещения.

По виду схемы ЭСН подразделяются на: радиальные, магистральные, смешанные. Рассмотрим их подробнее и определим, какая из них подходит для электроснабжения автоматизированного цеха.

Радиальная схема — электроснабжение осуществляется линиями, не имеющими распределения энергии по их длинам.

Данная схема применяется в тех случаях, когда пункты приёма расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух – (для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории)и одноступенчатыми (на небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей). Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей. Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине.

Она применяется при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма могут быть проложены без значительных обратных направлений. При магистральном подключении РП целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа, отключенных при этом электроприемников. Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприёмников одного технологического агрегата, но также для большого числа сравнения мелких приёмников, не связанных единым технологическим процессом. Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор – магистраль, где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надёжность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенного монтажа электрических сетей.

Данная схема имеет следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на РП. К недостаткам следует отнести усложнение схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при её повреждении.

Смешанная схема — сочетает принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, которая имеет наибольшее распространение на крупных объектах.

Вывод:В автоматизированном цехе принимаем к проектированию магистральную схему электроснабжения. Питание электроприемники получают через два РП, которые питаются от цеховой трансформаторной подстанции по кабелям, которые проложены в полу в трубе, четыре шинопровода, что является наиболее целесообразным.Электрооборудование автоматизированного цеха имеет линейное размещение на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приёма проложены без обратных направлений, она более рационально подходит ко второй категории электроснабжения. Рациональное напряжение было выбрано 220 и 380 В.

По надежности электроснабжения электроприемники (ЭП) подразделяются на три категории.

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования; массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания (интервал – 1 минута).

Из состава электроприемников I категории, выделяется особая группа электроприемников – бесперебойная работа которых необходима для предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервирующего источника питания для безаварийной остановки технологического процесса.

Электроприемники II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники II категории в нормальном режиме должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения электроприемников II категории допускается на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала (30 минут).

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения I и II категорий. Для электроприемники III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сутки.

Вывод: Потребители электроэнергии АЦ относятся к 2 категории надежности электроснабжения.

2.2 Выбор источника питания в соответствии с заданным вариантом

Для ЭП №39 переведем мощность к длительному режиму:

Приведем однофазные нагрузки ЭП №40,41 и №43,44 к условной трёхфазной мощности:

Рассчитаем суммарную мощность электроприемников в группе:

-Для группы электроприемников № 1.. .6

-Для группы электроприемников № 7.. .11

-Для группы электроприемников № 12.. .15

-Для группы электроприемников № 16.. .17

-Для группы электроприемников № 18

Аналогично рассчитаем и для остальных групп и данные занесем в таблицу

№ на плане	Наименование электрооборудования	Pэп, кВт	Примечание	ηэп	,кВт	kн		tan
1… 6	Пресс эксцентриковый типа КА – 213	1,8		6	10.8	0.17	0.65	1.17
7… 11	Пресс кривошипный типа К – 240	4,5		5	22.5
12… 15	Вертикально – сверлильные станки типа 2А 125	4,5		4	18	0.14	0.5	1.73
16, 17	Преобразователи сварочные типа ПСО – 300	15		2	30	0.25	0.35	2.67
18	Автомат болтовысадочный	2,8		1	2.8	0.1	0.5	1.73
19	Автомат резьбонакатный	4,5		1	4.5
20	Станок протяжный	8,2		1	8.2
21, 22	Автоматы гайковысадочные	18		2	36	0.17
23, 24	Барабаны голтовочные	3		2	9	0.1
25	Барабан виброголтовочный	4,5		1	4.5
26	Станок виброголтовочный	7,5		1	7.5
27	Автомат обрубной	15		1	15
28	Машина шнекомоечная	4,2		1	4.2
29…38	Автоматы гайконарезные	1,5		10	15	0.17
39	Кран-тележка	1,2	ПВ = 60 %	1	1.9	0.1
40, 41	Электроточило наждачное	2,4	1-фазное	2	14.4	0.14
42	Автомат трёхпозиционный высадочный	7,5		1	7.5	0.16	06	1.33
43, 44	Вибросито	0,6	1-фазное	2	-	0.17	0.65	1.17
45, 46	Вентиляторы	5		2	10	0.6	0.8	0.75

Рассчитаем суммарную номинальную мощность всех электроприемников:

Рассчитаем суммарную среднюю мощность сгруппировав электроприемники по коэффициенту использования:

= 0,17*(10,8+22,5+36+15)+0,14*(18+14,4)+0,25*30+0,1*(2,8+4,5+8,2+9+4,5+7,5+15+4,2+1,9)+0,16*7,5+0,6*10=39,327 кВт

Определим средний коэффициент использования:

Рассчитаем показатель силовой сборки

Далее определим эффективное число электроприемников.

Так как число электроприемников n>5. И по расчетам получил m>3, K_и.ср≥0,2 то по таблице 1.5.2 получим

По таблице зависимости k_m=F(n_э,k_m) определим коэффициент максимума

Далее рассчитаем среднюю реактивную мощность и по рассчитанным данным определим среднюю полную мощность

Получим

==72,9 кВ*ВА

По известному коэффициенту максимума рассчитаем максимальную мощность для всех электроприемников

Тогда получим

Полная максимальная мощность примет следующее значение

Далее по определенным значениям К_с.ср и k_M рассчитываем коэффициент спроса К_с

Теперь по рассчитанному К_с рассчитываем расчетную мощность

Далее определим расчетную нагрузку для выбора источника питания ТП. Она определяется с учетом потерь трансформатора, но без компенсации реактивной мощности.

где -номинальная мощность нагрузки по высокой стороне трансформатора с учетом потерь в трансформаторе.

Потери в трансформаторе определяются по следующей формуле

где

Рассчитаем мощность на НН трансформатора с учетом освещения и дополнительной нагрузки

Таким образом, расчетная мощность будет

По расчетной мощности выберем КТП 630/10/0.4 c 2 трансформаторами типа ТМФ-630/10

Выбор 2-х трансформаторов КТП объясняется тем, что по ПУЭ для 2 категории электроприемников необходимо 2 трансформатора.

Далее произведем расчет нагрузок по программе PRESS1 и его результаты сравним с результатами ручного расчета.

PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК

Нагpузки измеpяются в кВт , кваp , кВА , кА .

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Объект pасчета - Цех

Номинальное напpяжение = 0.38 кВ

----------------------------------------------------------

Номеp Количество Pном Коэффициент Коэффициент

гpуппы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования

----------------------------------------------------------

1 6 1.80 0.650 0.170

2 5 4.50 0.650 0.170

3 4 4.50 0.500 0.140

4 2 15.00 0.350 0.250

5 1 2.80 0.500 0.100

6 1 4.50 0.500 0.100

7 1 8.20 0.500 0.100

8 2 18.00 0.500 0.170

9 2 3.00 0.500 0.100

10 1 4.50 0.500 0.100

11 1 7.50 0.500 0.100

12 1 15.00 0.500 0.100

13 1 4.20 0.500 0.100

14 10 1.50 0.500 0.170

15 1 1.20 0.500 0.100

16 2 2.40 0.500 0.140

17 1 7.50 0.600 0.160

18 2 5.50 0.800 0.600

PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА

Все ЭП с пеpеменным гpафиком нагpузки (гpуппа А)

Активная мощность трех наибольших ЭП 56.821

Всего по объекту :

Количество электpопpиемников N 44

Номинальная активная мощность Pном 209.500

Номинальная pеактивная мощность Qном 358.658

Эффективное число ЭП Nэ 23.292

Коэффициент использования Kи 0.182

Коэффициент максимума Kм 1.487

Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.000

Сpедняя активная мощность Pc 38.213

Сpедняя pеактивная мощность Qc 63.123

Сpедний коэффициент мощности COS 0.518

Pасчетная активная мощность Pp 56.821

Pасчетная pеактивная мощность Qp 63.123

Полная pасчетная мощность Sp 84.930

Pасчетный ток Ip 0.12904

__________________________________________________________

По программному расчету получили:

Р_р=56,821кВт≈Р_расч=66,5кВт

Q_p=63.123kBap≈Q_расч=103,7 кВар

S_p=84.930 кВ*А ≈ S_расч=123,2кВ*А