Расчет электрической сети электромонтажного цеха

2.1 Коэффициенты использования

Из справочной литературы для каждой группы электроприемников находятся коэффициенты использования, мощности и рассчитываем .

,

где - коэффициент мощности

Таблица 3 - Ки ,, электроприемников

2.2 Средняя реактивная и активная мощность

Вычисляем среднюю активную Рсм, кВт, и реактивную Qсм, кВАр, мощности за максимально загруженную смену для каждой группы электроприемников:

;

Q,

где Ки - коэффициент использования активной мощности;

Рн - номинальная активная мощность электроприемника, кВт;

n - число электроприемников в группе.

Станки:

ШР 1

ШР 2

2.3 Суммарная мощность

Определяем суммарные мощности Рсм, кВт, Рн, кВт, Qсм, кВАр, для каждого участка (ШР 1, ШР 2) и количество электроприемников на каждом из них:

ШР 1:

ШР 2:

2.4 Коэффициент использования

Определяем усредненный групповой коэффициент использования для каждого участка:

,

где - суммарная установленная активная мощность, кВт.

ШР 1:

ШР 2:

2.5 Силовая сборка и количество станков

Определяем величину m для каждого участка и рассчитываем nэ:

,

где - номинальная мощность наибольшего электроприемника группы, кВт;

- номинальная мощность наименьшего электроприемника группы, кВт.

ШР 1:

Т.к. , Рн=const

то эффективное число приемников определяется по выражению:

- неопределено

ШР 2:

электроснабжение проводник магистральный мощность

Т.к. , Рн=const

то эффективное число приемников определяется по выражению:

где -удвоенная суммарная номинальная мощность, кВт.

2.6 Коэффициент максимума

По значениям nэ и Ки находим Км из справочника:

ШР 2: Км = 1,60

ШР 1:

2.7 Определяем активную Рр, кВт, реактивную Qр ,кВАр, и полную Sр, мощность, кВА.

(1)

(1)

(1)

где Км - коэффициент максимума;

- суммарная сменная активная мощность участка, кВт;

- суммарная сменная реактивная мощность участка, кВАр.

;(кВт)

(кВАр)

(кВА)

ШР 2

2.8 Расчет дополнительного оборудования

2.9 Средняя реактивная и активная мощность

Вычисляем среднюю активную Рсм, кВт, и реактивную Qсм, кВАр, мощности за максимально загруженную смену для каждой группы электроприемников:

2.10 Суммарная мощность

Определяем суммарные мощности Рсм, кВт, Рн, кВт, Qсм, кВАр, ) и количество электроприемников для дополнительного оборудования:

2.11 Определяем коэффициент использования для дополнительного оборудования

2.12 Определяем величину m и расчитываем nэ

Т.к. Рн=const, то эффективное число приемников определяется по выражению:

Где Pн.нб-величина максимальной мощности электроприемника

2.13 По значениям nэ и Ки находим Км из справочника

Км = 1,34

Определяем активную Рр, кВт, реактивную Qр ,кВАр, и полную Sр, кВА:

3. Выбор проводников и аппаратов защиты

Расчетный ток определяется по формуле:

, (2)

где Рн - номинальная мощность двигателя, кВт;

Uн - номинальное напряжение, кВ;

- коэффициент мощности;

- номинальный КПД двигателя.

Станки:

ШР 1

ШР 2

Для ШР1, ШР2:

, (2)

где - полная мощность участка (ШР 1, ШР 2 ,ШРобщ. ), кВА;

- номинальное напряжение сети, В.

ШР 1:

ШР 2:

ШРобщ.:

(кВА)

Так как температура среды цеха +170 и является нормальной, то из справочника выбирается поправочный коэффициент: Кт = 1,05. Определяем допустимый ток нагрузки с учетом поправки на температуру:

, (2)

где Кт - температурный коэффициент;

- ток выбранный по справочнику, А.

Определяем длительный ток, выбираем токопровод и проверяем его по длительному току с поправкой на температуру среды:

Таблица 4 -Выбор марки и сечения токопровода

3.1 Выбор марок и сечения шинопровода

Сечение шин выбирают по нагреву длительно-допустимым максимальным током нагрузки из условия:

,

,

,

где - номинальное напряжение шинопровода, В;

- номинальное напряжение сети, В;

- длительно-допустимый ток нагрузки шинопровода, А;

- максимальный рабочий ток, А;

- номинальный ток шинопровода, А.

ШР 1:

380=380;

16001300,71;

13201300,71

Выбираем по справочнику шинопровод марки ШМА4-1600-44-1У3 сечением 80X8 мм

ШР 2:

380=380;

630526,25

630526,25

Выбираем по справочнику шинопровод марки ШМА4-630-44-1У3 сечением 50X5 мм

ШРцеха.:

380=380;

25001826,96

20701826,96

Выбираем по справочнику шинопровод марки ШМА4-2500-44-1У3 сечением 120x10 мм

3.2 Выбор защитной аппаратуры

Защиту и коммутацию цеховых сетей осуществляют автоматически: включателями, предохранителями и рубильниками.

Более совершенная коммутация получается, если применяются автоматические выключатели, снабжённые максимальной защитой. Эти аппараты многократного действия снабженные устройствами выдержки времени и обеспечивают избирательное действие защиты.

Условия выбора автоматических выключателей:

; (1)

; (1)

, (1)

где - номинальное напряжение выключателя, В;

- номинальное напряжение установки (электроприемника), В;

- номинальный ток выключателя, А;

- номинальный ток установки (электроприемника), А;

- ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А.

Для групп 1-3,

380=380

160,00>100,38

160,00>125,48

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-33

Для групп 4-6,

380=380

160,00>100,38

160,00>125,48

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-33

Для групп 7-9,

380=380

100,00>41,27

63,00>51,59

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51Г-31

Для групп 10-12,

380=380

100,00>68,64

100,00>85,80

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Для групп 13-15,

380=380

100,00>68,64

100,00>85,80

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Для групп 16-18,

380=380

400>200,75

320>250,94

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-37

Для групп 19-21,

380=380

100,00>56,28

80,00>70,35

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Для групп 22-24,

380=380

100,00>56,28

80,00>70,35

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-31

Для групп 25-27

380=380

100,00>41,27

63,00>51,59

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51Г-31

Для групп 28-30,

380=380

20,00>15,14

20,00>18,93

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-35

Для всего цеха:

380=380

2500,00>1907,19

2500,00>1525,75

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА53-45

5. Выбор компенсирующих устройств

5.1 Определяется фактический

, (2)

где - реактивная мощность участка, кВАр,

- активная мощность участка, Вт.

ШР 1:

, >

1,17 > 0,33

ШР 2:

, >

0,78 > 0,33

Так как > , то необходимо определить расчетную мощность компенсирующего устройства, кВАр.

, (2)

ШР 1:

ШР 2:

По справочной литературе (2) выбираем компенсирующее устройство на мощность:

, (2)

где - мощность компенсирующего устройства, кВАр;

- расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАр.

ШР 1:

500,00> 467,21

Выбираем 2 компенсирующих устройства марки: УКН- 0,38 -300, УКБН- 0,38 -200-50У3.

ШР 2: 200,00> 182,25

Выбираем компенсирующее устройства марки: УКБН-0,38-200-50УЗ

Определяем действительную реактивную мощность после компенсации:

, (2)

ШР 1:

ШР 2:

Определяем действительное значение после компенсации

, (2)

ШР 1:

Так как , то компенсирующее устройство выбрано верно

ШР 2:

Так как то компенсирующее устройство выбрано верно

Определяем полную мощность после компенсации

Sрд , (2)

где - реактивная мощность после компенсации, кВАр

ШР 1:

Sрд

ШР 2:

Sрд

Когда определена мощность КУ при равномерно распределённой нагрузке по токопроводу, то точка присоединения КУ определяется оптимальными расстояниями от ТП до места установки КУ из условия максимума потерь в токопроводе:

где L0 - длина магистральной части шинопровода, м;

L1 - длина распределительной части шинопровода. м;

Qку - мощность выбранного компенсирующего устройства, кВАр;

Qр - суммарная реактивная мощность потребителя, кВАр.

ШР 1:

ШР 2:

После выбора компенсирующего устройства проводим технико-экономический расчет:

Определяем стоимость потерь КУ:

, (2)

где =0,0045 - удельные потери активной мощности, кВт/кВАр;

=4500 - годовое число часов работы цеха, час;

=1,20 - стоимость 1кВт час электроэнергии, руб

ШР 1:

ШР 2:

Определяем стоимость амортизационных отчислений:

, (2)

где =0,223 - коэффициент амортизационных отчислений;

=0,125 - годовые капитальные затраты, руб

ШР 1, ШР 2:

Годовые затраты на содержание и эксплуатацию КУ:

, (2)

где - коэффициент приведенных затрат, руб/кВАр

ШР 1:

ШР 2:

Годовая экономия:

, (2)

где =0,12 - экономический коэффициент

ШР 1:

ШР 2:

Рассчитываем и выбираем автоматический выключатель для компенсирующего устройства:

, (1)

ШР 1:

380 = 380;

1000,00 >;1000,00

1000,00 >759,67

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА55-41

ШР 2:

380 = 380;

400,00>400,00

400,00 >303,87

Так как все условия соблюдены, выбираем по справочнику автоматический выключатель серии ВА51-37

Выбираем измерительный трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока в электроустановках используется для включения измерительных приборов. Измерительный трансформатор тока выбирается из условий:

,

,

где - номинальное напряжение измерительного трансформатора тока, кВ;

- номинальный первичный ток, А;

- номинальный расчётный ток участка, А.

ШР1

0,380,38

800759,67

следовательно выбираем измерительный трансформатор тока марки

ТНШA - 0,66 - 800

ШР2

0,380,38

400303,87

следовательно выбираем измерительный трансформатор тока марки

ТНШA - 0,66 - 400

6. Выбор и расчет силовых трансформаторов

Номинальная мощность одного трансформатора выбирается по справочнику , исходя из неравенства:

,

где - мощность трансформатора, кВА;

- расчетная мощность трансформатора, определяется с учетом перегрузочной способности, кВА.

Наличие перегрузки зависит от особенностей графика нагрузок, который характеризуется коэффициентом заполнения графика:

,

где =0,70 - коэффициент заполнения графика;

- расчетная мощность трансформатора тока, кВА, определяется по формуле:

,

где - полная мощность цеха, кВА;

=0,75 - коэффициент загрузки

;

2500>2290,41

Так как условия выполнены выбираем силовой трансформатор марки ТМ - 2500/6-10.

Данные трансформатора ТМ - 2500/6-10:

Sн =2500(кВА) - номинальная мощность;

U1 =6-10 (кВ) - первичное напряжение;

U2 = 0,4 (кВ) - вторичное напряжение;

?Рх-х =4,6 (кВт) - мощность потерь холостого хода;

?Рк.з = 25 (кВт) - мощность потерь короткого замыкания;

uк = 5,50% - напряжение короткого замыкания;

Iх-х = 1,0 0% - ток холостого хода.

6.1 Проводим технико-экономический расчет

Определяем приведенные потери мощности трансформатора:

где = 0,70 - коэффициент загрузки графика;

- потери в меди (к.з), кВт; - потери в стали (х.х), кВт

;

Определяем энергию потерь за год

где - время использования, час

Определяем стоимость потерь:

где - стоимость электроэнергии, руб.

Капитальные затраты, равны стоимости трансформатора:

Определяем стоимость амортизационных отчислений:

где - экономический коэффициент

Определяем суммарные годовые эксплуатационные затраты:

Определение величины допустимых потерь напряжения

Выбранные по длительно допустимому току сечения проводников проверяем на потерю напряжения.

Расчёт выполняется для одного звена схемы - для участка собственно линии, без учёта трансформатора в схеме.

Расчёт проводится для обоих шинопроводов по формуле:

, (2)

где - номинальное напряжение, кВ;

- активное сопротивление на фазу шинопровода, Ом/км;

- реактивное сопротивление на фазу шинопровода, Ом/км;

- мощность первого электроприёмника, кВт;

и - - суммарная мощность ответвления в заданной точке, кВт;

- длины участков, км.

ШР 1:

[

] =4(%)

ШР 2:

[+

] =1,6(%)

В нормальных режимах работы с учётом возможности регулирования напряжения на цеховой подстанции, потеря в силовой сети до 1000 (В) не должна превышать 10 % от номинального напряжения согласно ПУЭ.

Для ШР 1 потеря напряжения составляет 4 %, для ШР 2 - 1,6 %, что соответствует допустимым значениям. Значит сечение токопроводов выбрано верно.

7. Расчет токов короткого замыкания

7.2 Сопротивление токовой катушки автоматического выключателя на цех

- активное сопротивление токовой катушки;

- реактивное сопротивление токовой катушки;

- переходное сопротивление контактов.

7.3 Сопротивление шин до щита 0,4 (кВ)

(1)

(1)

где - активное сопротивление шины;

- реактивное сопротивление шины;

- длина шин от трансформатора до щита 0,4(кВ).

7.4 Определяем сопротивление магистрального шинопровода

(1)

(1)

где - активное сопротивление на фазу;

-реактивное сопротивление на фазу;

- длина магистрального шинопровода

7.5 Сопротивление токовой катушки автоматического выключателя на ШР1

- активное сопротивление токовой катушки;

- реактивное сопротивление токовой катушки;

- переходное сопротивление контактов

7.6 Определяем сопротивление распределительного шинопровода

(1)

(1)

где - активное сопротивление на фазу;

-реактивное сопротивление на фазу;

- длина распределительного шинопровода

7.7 Определяем результирующее сопротивление

(1)

(1)

где - активное сопротивление трансформатора, мОм;

- активное сопротивление токовой катушки, мОм;

- переходное сопротивление контактов, мОм;

- сопротивление шины до щита 0,4 (кВ), мОм;

- активное сопротивление магистрального шинопровода, мОм;

- активное сопротивление распределительного шинопровода, мОм;

- реактивное сопротивление трансформатора, мОм;

- реактивное сопротивление токовой катушки, мОм;

- реактивное сопротивление шины до щита 0,4 (кВ), мОм;

- реактивное сопротивление магистрального шинопровода, мОм;

- реактивное сопротивление распределительного шинопровода, мОм.

Определяем ток КЗ от источника:

(1)

Определяем ударный ток системы:

(1)

где - ударный коэффициент, определяется по графику

,

следовательно выбираем

Определяем апериодическую составляющую:

(1)

где - ток первого двигателя, кА

- мощность первого двигателя, кВт;

- номинальное напряжение первого двигателя, В;

- коэффициент мощности первого двигателя;

- КПД первого двигателя.

Определяем ударный ток от электродвигателей:

(1)

Определяем токи КЗ в точке короткого замыкания:

(1)

(1)

где - ток КЗ от источника;

- апериодическая составляющая;

- ударный ток системы;

- ударный ток от электродвигателей.

Заключение

В данном курсовом проекте по дисциплине Электрическое снабжение отрасли на тему «Расчет электрической сети электромонтажного цеха» сделан и обоснован выбор типов двигателей по условию технологического задания. Выписаны их паспортные данные, произведено определение расчетных нагрузок исходя из мощности и числа механизмов с учетом Ки и Км. Так же осуществлен выбор проводников и шинопроводов.

Произведен выбор компенсирующего устройства, рассчитаны потери напряжения. Произведен расчет мощности силового трансформатора, а так же трансформатора тока для всего цеха и компенсирующего устройства.

Выполнена графическая часть курсового проекта.

Мною были приобретены навыки со справочной и нормативно-технической литературой.

Список литературы

1 Л.Л Коновалов Л.Д Рожкова «Электроснобжение промышленых предприятий и установок» Москва энергоатомиздат 1989г.

2 В.П Шеховцов «Расчет и проиктирование схем электроснобжения.Методическое пособие для курсового проектирования.» Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2005г.

3 Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М. Высшая школа, 1990 г.

Размещено на Allbest.ru