Обслуговування електротехнічного обладнання та електропостачання механічного цеху

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Електрична енергія або електроенергія - вид енергії, що існує у вигляді потенціальної енергії електричного й магнітного полів та енергії електричного струму. Завдяки зручній технології виробництва, розподілу й споживання, електрична енергія займає чільне місце серед інших видів енергії, що їх споживає людство.

Електричну енергію отримують шляхом перетворення інших видів енергії. Її джерелами може бути хімічна енергія, механічна енергія, наприклад, води чи вітру, ядерна енергія, теплова енергія, світлова енергія. При виробництві електричної енергії хімічна або ядерна енергія зазвичай спочатку перетворюються в теплову, а тільки потім у енергію електричного струму.

До споживача електрична енергія поставляється через електромережу. Споживач використовує електричну енергію для виконання механічної роботи, опалення, освітлення, комунікації тощо.

Електроенергетика вкрай потрібна галузь для сучасного суспільства. Однак крім великої користі вона приносить чимало екологічних проблем. Використання лише традиційних джерел енергії (нафти, газу, ядерного палива) руйнує і забруднює землю, водні ресурси й повітря. Спробуємо розглянути їх та визначити можливі шляхи їх вирішення.

Гідроенергетичні технології мають багато переваг, але є й значні недоліки. Приміром, дощові сезони, низькі водні ресурси під час засухи можуть серйозно впливати на кількість виробленої енергії. Це може стати значною проблемою там, де гідроенергія складає значну частину в енергетичному комплексі країни; будівництво гребель є причиною багатьох проблем: переселення мешканців, пересихання природних русел річок, замулення водосховищ, водних суперечок між сусідніми країнами, значної вартості цих проектів. Будівництво ГЕС на рівнинних річках призводить до затоплення великих територій. Значна частина площі водойм, що утворюються, - мілководдя. У літній час за рахунок сонячної радіації в них активно розвивається водяна рослинність, відбувається так зване «цвітіння» води.

Зміна рівня води, яка подекуди доходить до повного висушування, призводить до загибелі рослинності. Греблі перешкоджають міграції риб. Багатокаскадні ГЕС уже зараз перетворили річки на низку озер, де виникають болота. У цих річках гине риба, а навколо них змінюється мікроклімат, ще більше руйнуючи природні екосистеми.

Щодо шкідливості ТЕС, то під час згоряння палива в теплових двигунах виділяються шкідливі речовини: закис вуглецю, сполуки азоту, сполуки свинцю, а також виділяється в атмосферу значна кількість теплоти. Крім того, застосування парових турбін на ТЕС потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Щорічно у світі спалюється 5 млрд. тонн вугілля і 3,2 млрд. тонн нафти, це супроводжується викидом в атмосферу 2-10'°Дж теплоти. Запаси органічного палива на Землі розподілені вкрай нерівномірно, і за теперішніх темпів споживання вугілля вистачить на 150-200 років, нафти - на 40-50 років, а газу приблизно на 60 років. Весь цикл робіт, пов'язаних з видобутком, перевезенням і спалюванням органічного палива (головним чином вугілля), а також утворенням відходів, супроводжується виділенням великої кількості хімічних забруднювачів. Видобуток вугілля пов'язаний із чималим засоленням водних резервуарів куди скидаються води із шахт. Крім цього, у воді, що відкачується, містяться ізотопи радію і радон. ТЕС, хоча й має сучасні системи очищення продуктів спалювання вугілля, викидає за один рік в атмосферу за різними оцінками від 10 до 120 тис. тонн оксидів сірки, 2-20 тис. тонн оксидів азоту, /700-1500 тонн попелу (без очищення - в 2т-3 рази більше) і виділяє 3-7 млн. тонн оксиду вуглецю. Крім того, утворюється понад-300 тис. тонн золи, яка містить близько 400-т токсичних металів. Можна відзначити, що ТЕС, яка працює на вугіллі, викидає в атмосферу більше радіоактивних речовин, ніж АЕС такої самої потужності. Це пов'язано з викидом різних радіоактивних елементів, що містяться у вугіллі у вигляді вкраплень. Для кількісної оцінки дії радіації вводиться поняття «колективна доза», тобто добуток значення дози на кількість населення, що зазнало впливу радіації.

Порівнюючи екологічну дію різних енергоджерел, необхідно врахувати їх вплив на здоров'я людини. Високий ризик для працівників у випадку використання вугілля пов'язаний із його видобутком у шахтах і транспортуванням і з екологічним впливом продуктів його спалювання. Останні дві причини стосуються нафти й газу та впливають на все населення. Встановлено, що глобальний вплив викидів від спалювання вугілля й нафти на здоров'я людей діє приблизно так само, як аварія типу Чорнобильської, що повторюється раз на рік. Концентрація токсичних домішок у хімічних відходах стабільна, і врешті-решт усі вони перейдуть у екосферу, на відміну від радіоактивних відходів АЕС, що розпадаються.

У цілому реальний радіаційний вплив АЕС на природне середовище є набагато (у 10 і більше разів) меншим припустимого. Якщо врахувати екологічну дію різноманітних енергоджерел на здоров'я людей, то серед не відновлюваних джерел енергії ризик від нормально працюючих АЕС мінімальний як для працівників, діяльність яких пов'язана з різними етапами ядерного паливного циклу, так і для населення.

1. Загальна частина

1.1 Опис та загальна характеристика споживачів цеху

В м. Києві є дуже багато електростанцій та заводів, які споживають електроенергію. В залежності від підприємств та встановленої потужності і надійності електропостачання споживачі електроенергії поділяються на три категорії.

До першої категорії належать споживачі, перерва в електропостачанні яких може бути лише на час вводу в експлуатацію резервного джерела. Це пов'язано з тим, що відсутність електроенергії може великої шкоди. Через необхідність високої надійності електропостачання, живлення споживачів першої категорії повинні забезпечувати два незалежні джерела живлення. До цієї категорії належать лікарні, пожежні насоси, аварійне освітлення і т.п.

До споживачів другої категорії об'єкти перерва в електропостачанні яких не повинна перевищувати однієї доби. Ці споживачі мають одне джерело живлення та підключення аварійного освітлення до найближчих трансформаторних підстанцій. До таких споживачів відносяться житлові будинки, промислові підприємства.

До третьої категорії належать споживачі в яких перерва може бути більше однієї доби та не підходять під визначення першої і другої категорії. Вони мають одне джерело живлення, яке живить деякі підприємства, ремонтні майстерні.

Однією з характеристик споживачів є режим та графік роботи, які визначають навантаження на систему електропостачання.

В моєму завданні, завод має механічний цех шириною 15 м і довжиною 30 м, який знаходиться в середині території заводу. Механічний цех має: 8 багатосерійних верстатів потужністю 30 кВт кожний; 8 малосерійних верстатів потужністю 7,5 кВт кожний; 4 компресори потужністю 7,5 кВт кожний; 2 крани потужністю 35 кВт кожний; 2 електричні пічі потужністю 18 кВт кожний; 5 вентиляторів потужністю 4 кВт кожний; 5 заточних верстатів потужністю 2,8 кВт кожний.

Стіни цього цеху пофарбовані світлим кольором, стеля свіжо побілена. Освітлення механічного цеху люмінесцентне 4 х 40 Вт. В механічному цеху є захисна апаратура від перенагріву, а також заземлювач.

Розрізняють декілька видів заземлення:

Захисне - виконується з метою забезпечення електробезпеки при замкненні струмопровідних частин на землю;

Робоче - для забезпечення нормальних режимів роботи установки;

Блискавозахисне - для захисту електроприймачів від перенапруги і блискавозахисту будівель і споруд.

1.2 Розрахунок електричних навантажень механічного цеху

Електронавантаження по їх значенням вибирають і перевіряють електрообладнання системи електропостачання, визначають втрати потужності електроенергії. При проектуванні силових електричних мереж, має велике значення вірне визначення розрахункових електричних навантажень, від яких залежить капітальні витрати, використання провідникового матеріалу, величини витрат електроенергії та експлуатаційні втрати. Для того щоб не було порушень нормальної роботи силових електроприймачів, потрібно використовувати такі методи розрахунку, які б дозволили визначити розрахункові навантаження, які б були близькими до дійсних.

Одним з таких методів - є метод коефіцієнта максимума.

Визначаємо середню активну потужність кожної групи споживачів:

Рсер = Кв * Рном,кВт;



де Рсер - середня активна потужність однієї групи електроприймачів, кВт. Кв - коефіцієнт використання активної потужності

Рном - номінальна потужність споживача.

Рсер = 0,16 * 240 = 38,4, кВт;

Таблиця 1 - Вихідні дані середньої активної потужності

Назва електроприймача	Кв	Рсер, кВт
Багатосерійні верстати	0,16	38,4
Мало серійні верстати	0,13	7,8
Компресори	0,7	21
Крани	0,1	7
Електропечі	0,75	27
Вентилятори	0,6	12
Заточні верстати	0,17	2,38

Визначаємо для груп електроприймачів реактивну потужність:

Qсер = Рсер * tgц,квар;

де Qсер - середня реактивна потужність електроприймачів, квар

tg ц - значення відповідне cos ц даного електроприймача

Таблиця 2 - cos ц приймачів

Назва електроприймача	Кв	cos ц
Багатосерійні верстати	0,16	0,6
Мало серійні верстати	0,13	0,5
Компресори	0,7	0,8
Крани	0,1	0,5
Електропечі	0,75	0,95
Вентилятори	0,6	0,8
Заточні верстати	0,17	0,66



Qсер = 38,4 * 1,393 = 53,49,квар;

Таблиця 3 - Вихідні дані середньої реактивної потужності

Назва електроприймача	tg ц	Qсер
Багатосерійні верстати	1,393	53,49
Мало серійні верстати	1,732	13,5
Компресори	0,75	15,75
Крани	1,732	12,12
Електропечі	0,35	9,45
Вентилятори	0,75	9
Заточні верстати	1,169	2,78

Визначаємо загальну середню активну і реактивну потужність:

У Рсер = Рсер1 + Рсер2 + Рсер3 + Рсер4 + Рсер5 + Рсер6 + Рсер7,кВт;

У Рсер = 38,4 + 7,8 + 21 + 7 + 27 + 12 + 2,38 = 115,58,кВт;

У Qсер = Qсер1 + Qсер2 + Qсер3 + Qсер4 + Qсер5 + Qсер6 + Qсер7,квар;

У Qсер = 54,49 + 13,5 + 15,75 + 12,12 + 9,45 + 9 + 2,78 = 116,09,квар;

Визначаємо ефективну кількість електроприймачів nеф :

- при кількості приймачів в групі «2» та більше

m = Рном.мах / Рном.мін <= 3

де Рном.мах - номінальна потужність найбільшого електроприймача

Рном.мін - номінальна потужність найменшого електроприймача

m = 240 / 14 = 17,14;



при m >3 та Кв >= 0,2 ефективна кількість електроприймачів

де nеф - ефективна кількість електроприймачів;

У Рном - сумарна номінальна потужність цих приймачів, кВт;

nеф = 2 Рном / Рном.мах

nеф = 2* 470 / 240 = 3,91

Визначаємо середнє значення коефіцієнту використання:

Кв сер = У Рсер / У Рном

Кв сер = 115,58 / 470 = 0,24

Визначаємо максимальну активну потужність живлячого цеху:

Р мах = Кмах * У Рсер,кВт;

Р мах = 2,61 *115,58=301,66,кВт;

де Р мах - максимальна активна потужність всього механічного цеху

К мах - коефіцієнт максимуму

У Р сер - сумарна середня активна потужність всього механічного цеху.

Визначаємо максимальну реактивну потужність живлячої лінії:

Qмах = К'мах * У Qсер = 1,1 *116,09 =127,69,квар;

де Qмах -максимальна реактивна потужність всього механічного цеху;

К'мах -коефіцієнт максимума визначається при Кв <0.2 та nеф <= 100,а також при Кв >= 0.2 та nеф < 10; для всіх інших випадків К'мах = 1,1.

У Qсм - сумарна середня реактивна потужність всього механічного цеху.



Визначаємо максимальну повну потужність механічного цеху:

Sмах = v Р2мах + Q2мах,кВт;

S мах = v301,662 + 127,692 = 327,57,кВт;

де Sмах - повна максимальна потужність всього цеху;

Рмах - повна активна потужність всього механічного цеху;

Qмах - максимальна реактивна потужність механічного цеху.

Визначаємо максимальний струм даного механічного цеху:

Iмах = Sмах / Uном * 1.73 = 327,57 / 0,38 * 1,73 =503,95,А;

Вибираємо шинопровід марки ШРА - 73 зі струмом 630 А при максимальному струмі трансформатора 503,95 А.

Таблиця 4 - Вихідні дані розрахунків навантажень механічного цеху

Назва групи	Кількість	Рном, кВт	Кв	cosц/tgц	Рсер, кВт	Qсер, квар	nеф	К мах	Iмах,А	Sмах, кВА
Багатосерійні верстати	8	240	0,16	0,6 1,393	38,4	53,49	3,91	2.61	503,95	327,57
Малосерійні верстати	8	60	0,13	0,5 1,732	7,8	13,5	3,91	2.61	503,95	327,57
Компресори	4	30	0,7	0,8 0,75	21	15,75	3,91	2.61	503,95	327,57
Крани	2	70	0,1	0,5 1,732	7	12,12	3,91	2.61	503,95	327,57
Електричні пічі	2	36	0,75	0,95 0,35	27	9,45	3,91	2.61	503,95	327,57
Вентилятори	5	20	0,6	0,8 0,75	12	9	3,91	2.61	503,95	327,57
Заточні верстати	5	14	0,17	0,66 1,169	2,38	2,78	3,91	2.61	503,95	327,57



Розрахунок електронавантаження механічного цеху проведені для вибора компенсаційних пристроїв.

1.3 Вибір кількості, потужності силових трансформаторів на ТП

Визначення кількості і потужності цехових трансформаторів можливо лише шляхом техніко - економічних розрахунків з урахуванням таких факторів :

Категорії надійності електропостачання споживачів;

Компенсація реактивних навантажень на напругу 1 кВ;

Перевантажної здібності трансформаторів у нормальному та аварійному режимі;

Економічний режим роботи трансформаторів в залежності від графіку навантажень (годин пік);

Визначаємо максимальне навантаження від силового електрообладнання механічного цеху (дивитися п. 1.3):

Рмах = Рсер = 115,58,кВт;

Qмах = Qсер = 116,09,квар;

Визначаємо максимальний коефіцієнт потужності механічного цеху:

tgц мах факт = Qмах / Рмах = 116,09 / 115,58 = 1;

За технічними умовами на приєднання tgц опт = 0,32

Визначаємо компенсовану реактивну потужність:



Qкомп = К * Рмах * (tgц мах факт - tgц опт),квар;

Qкомп = 0,85 * 115,58 (1 - 0,32) = 68,8,квар;

Де К - коефіцієнт, враховуючий неспівпадіння розрахункового максимума активного навантаження споживача з максимальним навантаженням енергосистеми К = 0,85;

Рмах - розрахункове максимальне активне навантаження споживача;

tgц мах факт - фактичний тангенс кута споживача в години максимального навантаження енергосистеми;

tgц опт - оптимальний тангенс споживача в години максимального навантаження енергосистеми.

Sмах = v Р2мах + (Qмах - Qкомп)2,кВА;

Sмах = v 115,582 + (116,09 - 68,8)2 = 124,8,кВА;

Визначаємо коефіцієнт завантаження в номінальному режимі роботи для двох однакових трансформаторів потужністю 100 кВт;

Кз = Sмах / Sном * 2;

Кз = 124,8 / 100 * 2 = 0,624 < 0,7;

Кз < 0,7, що задовольняє вимоги до електроустановок;

де Рном - номінальна потужність трансформатора;

Визначаємо коєфіціент перенавантаження в аварійному режимі:

Кп = Sмах / Sном = 124,8 / 100 = 1,2 < 1,4;

Кп < 1,4, що задовольняє умови перенавантажувальної здатності;

Перевіряємо потужності трансформаторів при аварійному режимі - при умові що один відключений а інший повинен забезпечити електропостачання електроспоживачів 2-ї категорії на період максимума з допустимим перенавантаженням на 40% більше номінальної потужності трансформатора.

Sдоп авар = 1,4 * Sном * 2,кВА;

Sдоп авар = 1,4 * 100 * 2 = 280,кВА;

Sрозр авар = 0,85 * Sмах,кВА;

Sрозр авар = 0,85 * 124,8 = 106,85,кВА;

де Рдоп авар - допустима аварійна потужність трансформатора;

Ррозр авар - розрахункова аварійна потужність трансформатора;

Рдоп авар > Ррозр авар

280 > 106,85

Визначаємо сумарні активні витрати потужності в трансформаторі:

У?Рт = Хх + Кз = 0,49 + 1,97 = 2,46,кВт;

де Хх - втрати холостого ходу, кВт;

Кз - втрати короткого замкнення, кВт;

Визначаємо реактивні витрати потужності на намагнічення:

У?Qмаг = Iх * Sном / 100 = 2,6 * 100 / 100 = 2,6,квар;

де Iх - струм холостого ходу трансформатора.

Визначаємо реактивні потужності розсіювання в трансформаторі при номінальному навантаженні:

?Qроз = Uк * Sном / 100 = 4,5 * 100 / 100 = 4,5,квар;



де Uк -напруга короткого замкнення;

Сумарні втрати реактивної потужності в трансформаторі:

У?Q = ?Qмаг + ?Qроз = 2,6 + 4,5 = 7,1,квар;

Визначаємо повні втрати потужності в трансформаторі:

?Sт = v (У?Рт)2 + (У?Qт)2,кВт;

Для цього орієнтовно приймаємо втрати потужності в трансформаторі:

У?Рт = 0,02 * Sном = 0,02 * 100 = 2,кВт;

У?Qт = 0,1 * Sном = 0,1 * 100 =10,квар;

Тоді

?Sт = v 22 + 102 = 10,19,кВА;

Визначаємо повну максимальну потужність на статорі високої напруги трансформатора, який залишився в робочому стані :

Рмах авар = Ррозр авар + ?Sт = 106,08 + 10,19 = 116,27,кВА;

де ?Sт - втрати повної потужності в трансформаторі;

Зробивши ці розрахунки, приймаємо два трансформатори потужністю по 100 кВт, що перевищує потужність трансформаторів в аварійному режимі.

Розрахунки проведені для вибору схеми електропостачання.



1.4 Розробка схеми електропостачання

Розподільчою мережею називаються лінії, що відходять від розподільчого пункту до силових приймачів.

В цеху підприємства, в якому станки і механізми розташовані по всій площині рядами і часто пересуваються в наслідок зміни технологічного процесу виробництва, споживачі їх магістральних ліній і розподільчій мережі приймають магістральні і розподільчі закриті шинопроводи заводського типу.

Конструктивні магістральні лінії і розподільчі мережі виконуються кабелем або проводом, а в деяких випадках шинопроводом. На рисунку наведена схема електропостачання механічного цеху.

2. Технологічна частина

2.1 Розрахунок перерізу жили кабелів, проводів. Кабельний журнал

Передавання електроенергії від джерела живлення до прийомного пункту промислових підприємств здійснюється повітряними або кабельними лініями. Кабельні лінії універсальні, вони можуть бути проложені в траншеях, тунелях, блоках та відкрито по стінам. На території одного підприємства можна використати змішані способи прокладки кабелів.

Переріз проводів і жил кабелів вибирають по технічним і економічним умовам.

Розрахуємо активну і реактивну потужність одного електроприймача в кожній групі. Розрахунки проведені для першої групи багатосерійні верстати, а для інших груп розрахунки проведено аналогічно.

Рсер = Кв * Рном = 0,16 * 30 = 4,8,кВт;

Qсер = Кв * tg ц = 4,8 * 1,393 = 6,68,квар; Розраховуємо максимальну активну потужність для кожної групи електроприймачів:

Рмах = Кмах * Рсер = 2,61 * 4,8 = 12,52,кВт;

Розраховуємо максимальну реактивну потужність для кожної групи електроприймачів:

Qмах = К'мах * Qсер = 1,1 * 6,68 = 7,34,квар; Розраховуємо повну потужність для багатосерійних верстатів:

Sмах = v Рмах 2 + Qмах 2 = v 12,522 + 7,342 = 14,51,кВА; Визначаємо розрахунковий струм навантаження:

Iрозр = Sмах / Uном * v3 = 14,51 / 0,38 * v3 = 22,32,А;



По таблиці 5.1 (л.3) знаходимо, що для кабеля з резиновою і пластмасовою ізоляцією з алюмінієвими жилами економічна щільність струму

jек = 1.7 А / мм2

Визначаємо економічний переріз кабеля:

gек = Iрозр / jек = 22,32 / 1,7 = 13,12,мм2;

Приймаємо найбільший стандартний переріз 16 мм2, прийнятий переріз по умові нагріву Iдоп знаходимо по таблиці 7 (л.1)

Iдоп =75 А, тобто Iдоп > Iрозр

75А > 22,32А

Розрахунки для кожної групи подані в таблиці 6.

Таблиця 6 - Вихідні дані розрахунків для кожної групи

Назва електроприймача	Рсер, кВт	Qсер, квар	Рмах, кВт	Qмах, квар	Sмах, кВт	Iрозр, А	gек, мм2	Iдоп, А
Багатосерійний верстат	4,8	6,68	12,52	7,34	14,51	22,32	13,12	75
Малосерійний верстат	0,975	1,68	2,54	1,84	3,13	4,81	2,82	32
Компресори	5,25	3,93	13,7	4,32	14,36	22,09	12,99	75
Крани	3,5	6,06	9,13	6,66	11,3	17,38	10,22	75
Електропечі	13,5	4,72	35,23	5,19	35,61	54,78	32,22	130
Вентилятори	2,4	1,8	6,26	1,98	6,56	10,09	5,9	39
Заточні верстати	0,476	0,556	1,24	0,61	1,37	2,1	1,23	24



На основі попередніх розрахунків складаємо кабельний журнал:

Таблиця 7 - Кабельний журнал

Звідки	Куди:Назва електроприймача	Переріз, мм2	Iдоп л, А	Марка
РП 10кВ	КТП	120	245	АПРВ
КТП	Багатосерійний верстат	16	75	АПР
КТП	Малосерійний верстат	4	32	АПВ
КТП	Компресори	16	75	АПР
КТП	Крани	16	75	АПР
КТП	Електропечі	35	130	АПРВ
КТП	Вентилятори	6	39	АПВ
КТП	Заточні верстати	2,5	24	АПВ

Розрахунки проведені для вибору пускової та захисної апаратури.

2.2 Розрахунок та вибір пускової та захисної апаратури

Для захисту споживачів і мереж напругою до 1000 В використовують плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі та розклеплювачі.

Плавкі запобіжники призначені для захисту споживачів від струмів короткого замкнення та перенавантажень. Найчастіше в мережах використовуються плавкі запобіжники типів ПН-2 та НПН. Принцип дії цих запобіжників полягає в тому, що при послідовному ввімкненні їх в мережу при збільшенні струму, перевищуючого струму, на який розраховано плавка вставка, він сильно нагрівається та перегорає. Гасіння дуги відбувається в наслідок її розчеплення в щілинах між зернами піску. Завдяки великій поверхні, гарно поглинає тепло і охолоджує гази, що виділяються при випаровуванні матеріалу вставки.

Автоматичні споживачі надійно захищають споживачів від перенавантажень але через інерційність електричних контактів не забезпечують надійного захисту від струмів короткого замкнення. Принцип дії автоматичних вимикачів полягає на використання нагріву біметалевої пластини, виготовленої з спаю двох металів з різними коефіцієнтами теплового розширення. При нагріві струмом одна з пластин подовжується більше, в наслідок чого розмикається комутуючий пристрій.

Магнітні пускачі в собі пускову та захисну апаратуру. Вона призначена для пуску, зупинки та реверсування двигунів, захисту їх від перенавантажень та струмів короткого замкнення:

Визначаємо найбільший пусковий струм для кожної групи споживачів:

Iпуск = Iном * Кі, А;

де Iном -номінальний струм споживачів, А;

Кі - кратність пускового струму;

Iпуск = 22,32 * 5 = 111,6,А;

Визначаємо струм плавкої вставки запобіжників Iпв:

Iпв >= Iпуск / ,А;

де - коефіцієнт для важких пусків, приймаємо 1,8;

Iпв >= 111,6 / 1,8 = 62,А;

Для захисту та керування електричними агрегатами механічного цеху обираємо магнітні пускачі в залежності від номінального струму споживачів, який має відповідати номінальному струму теплового реле, яке встановлюється в магнітних пускачах. Магнітний пускач відмикає електродвигун від мережі при зникненні напруги або її пониженні на 30 % від номінальної.

Визначаємо типи магнітних пускачів:

Таблиця 8 - Типи магнітних пускачів

Назва електроприймача	Iном,А	Iном реле,А	Тип реле	Тип пускача
Багатосерійний верстат	22,32	25	ТРН-25	ПМЕ-221
Малосерійний верстат	4,81	5	ТРН-10	ПМЕ-122
Компресори	22,09	25	ТРН-25	ПМЕ-221
Крани	17,38	25	ТРН-25	ПМЕ-221
Електропечі	54,78	60	ТРП-60	ПАЕ-421
Вентилятори	10,09	10	ТРН-10	ПМЕ-122
Заточні верстати	2,1	2,5	ТРН-10	ПМЕ-122

Вибираємо типи плавких вставок і пускачів:

Таблиця 9 - Типи запобіжників і пускачів.

Назва електроприймача	Iном, А	Кі	Iпуск, А	Iпв,А	Тип запобіжника	Тип пускача
1	2	3	4	5	6	7
Багатосерійний верстат	22,32	5	111,6	62	ПН2-100	ПМЕ-221
Малосерійний верстат	4,81	5	24,05	13,3	НПН-60	ПМЕ-122
Компресори	22,09	5	110,45	61,3	ПН2-100	ПМЕ-221
Крани	17,38	5	86,9	48,2	НПН-60	ПМЕ-221
Електропечі	54,78	5	273,9	152,1	ПН2-250	ПАЕ-421
Вентилятори	10,09	5	50,15	27,8	НПН-60	ПМЕ-122
Заточні верстати	2,1	5	10,5	5,8	НПН-60	ПМЕ-122

Вибираємо автоматичний вимикач, який призначений для захисту РП 0,4 кВ. Цей вимикач повинен витримати максимум навантажень всього механічного цеху в аварійному режимі. Розрахункова потужність в аварійному режимі.



Sрозр авар = 124,8,кВА;

Визначаємо розрахунковий номінальний струм в аварійному режимі:

Iавар = Sрозр авар / v3 * Uном = 106,08 / 1,73 * 0,38 = 163,2,А;

Для захисту споживачів механічного цеху вибираємо автоматичний вимикач типу А3134з комбінованим розчеплювачем:

Номінальний струм автомата 200,А;

Номінальний струм Iном = 200,А;

Струм спрацювання розчеплювача Iсп = 1400, А;

Зворотній автоматичний вимикач встановлює на стороні нижчої напруги кожного трансформатора двопроменевої схеми електропостачання для захисту РП напругою 0,4 кВ.

2.3 Розрахунок конденсаторних компенсаційних установок

Компенсація реактивної потужності з одночасним покращенням якості електроенергії в мережах промислових підприємств - один з важливих напрямків скорочення витрат електроенергії.

Засобами компенсації реактивної потужності є :

В мережах загального призначення - батареї конденсаторів, синхронні двигуни;

В мережах зі спеціальними засобами - силові резонансні фільтри;

Компенсація здійснюється за допомогою статичних конденсаторів, включених паралельно приймачам.

Визначаємо середній коєфіціент потужності (при цьому враховуємо 5 % витрат активної потужності в мережі):



Рсер = 1,05 * У Рсм = 1,05 * 115,58,кВт;

де Рсер - середній коефіцієнт потужності;

Qсер = 1.05 * У Qсм = 1,05 * 116,09,квар;

Визначаємо фактичне значення tgц при роботі механічного цеху:

tgцфакт = Qсер / Рсер = 121,89 / 121,35 = 1;

Визначаємо потужність батареї статичного конденсатора :

За умовою підключення до мережі оптимальним є значення tgц, що дорівнює 0,32

Qкомп = Рсер * (tgц1 - tgц2) = 121,38 * (1 - 0,0.32) = 82.53,квар;

Таблиця 10 - Вибір типу установки

Тип установки	Номінальна потужність	Кількість конденсаторів	Потужність одного конденсатора	Габарити	Застосування
УК - 0.38 - 110 НУЗ	108	3	36	1860*700*660	Для компенсації реактивної потужності

Обраний тип конденсаторної установки з номінальною потужністю 108 квазабезпечує компенсацію реактивної потужності механічного цеху, яка становить 82,53 квар, так як виконується умова:

Qном >= Qкомп

108 квар > 82,53 квар



Розрахунки проведені для вибору кількості, потужності трансформаторів.

2.4 Техніка монтажу розподільчих пристроїв напругою 0.4 кВ

Комплектні закриті розподільні пристрої 0,4 кВ змінного струму комплектують із камер заводського виготовлення, що надходять на будівельний майданчик зі змонтованим устаткуванням первинних і вторинних ланцюгів.

Зберігати камери необхідно в заводському упакуванні в пристосованих для цього місцях.

До місця установки камери доставляють краном і через прорізи в стінах подають усередину приміщення (при одноповерховій підстанції) або на розвантажувальну площадку в торці другого поверху (при двоповерховій підстанції). Від прорізу або з розвантажувальної площадки камери пересувають на котках. Установлюють камери відповідно до однолінійної схеми проекту на заздалегідь підготовлені підстави, заставні частини, опорні рами, вивірені за рівнем на проектній позначці.

Після установки і перевірки кожної камери, а також взаємного розташування камер їх приварюють до закладних деталей у підлозі.

До стін каркаси камер, як правило, не кріплять. Камери з'єднують одну з іншою болтами а потім зварюють, щоб забезпечити надійність з'єднання РУ в цілому деталі й рами так, щоб рухомий контакт з'єднувався з роз'єднувачем лінійного виводу, а нерухомий - з роз'єднувачем збірних шин. Після установки й приєднання вимикачів до ошиновки роботу камери перевіряють із заводської інструкції.

Додаток до технологічної частини

Розрахунок контуру заземлення ТП

Заземлення - Провідник чи декілька провідників, що розміщені у землі або на поверхні землі з метою встановлення електричного з'єднання між пристроєм та землею. Власне дія - навмисне електричне з'єднання будь-якої точки електричної мережі, електроустановки чи обладнання, із заземлюючим пристроєм.

В курсовому проекті потрібно розрахувати заземлюючий пристрій, цехових підстанцій 6/0,4 кВ. сторона 6 кВ має ізольовану нейтраль, а сторона 0.4 кВ - глухо заземлену нейтраль. Струм однофазного заземлення Iз = 25,А. питомий опір ґрунту в місці будівлі заземлюючого пристрою Sіз =2 * 104 Ом/см. Підстанція живиться від РП двома кабелями напругою 6 кВ, виміряний опір оболонок кабелів Rе = 5,65 Ом. Периметр контуру заземленого пристрою навколо підстанції L = 100м.

Величину опору захисного заземлення знаходимо з умови виконання загального заземлюючого пристрою для напруги 0,4 кВ та 6 кВ.

а = 10 м ; Rз = Uз / Iз;

Rз = 125 / 25 = 5,Ом;

де Uз - напруга заземлення;

Iз - струм, який проходить в землю;

Rз - опір розтікання заземлення;

Оскільки величина опору природного заземлення Rе = 5,65,Ом; більше допустимого за нормами ПУЕ Rз < 4 Ом, то потрібно виконати додаткові штучні заземлювачі, опір яких визначається за формулою:

Rи = Rе * Rз / (Rе - Rз);

Rи = 5,65 * 4 / (5,65 - 4) = 13,69,Ом;

В якості штучних заземлювачів застосовується прутковий електрод діаметром 12 мм, довжина 5 мм, опір якого з урахуванням опору ґрунту



сзм = 2 * 104,при Ш2 = 1,5,складе Rпр = 0,00227 * сзм * Ш2

Rпр = 0,00227 * 2 * 104 * 1,5 = 68,Ом;

де Rпр - опір пруткового електрода;

При розміщенні прутків по периметру контуру підстанції загальна кількість прутків дозволяє

n = L / a

n = 100 / 10 = 10 прутків

Тоді з урахуванням коефіцієнтів використання з = 0,59 величину опору контуру заземлення пристрою визначаємо за формулою:

R'и = Rпр / (n * з);

R'и = 68 / (10 * 0,59) = 11,5,Ом;

Оскільки R'и = 11,5 менше необхідної розрахункової величини Rи = 13,69 Ом, то число стержнів із прутків n = 10 вибрано вірно і враховано опір протяжного заземлення не потрібно.

3. Організаційна частина

3.1 Організаційні заходи щодо прокладення силових мереж в цеху

Електричні проводки на підстанціях виконують у вигляді силових мереж.

Монтаж силових проводок роблять у такий спосіб. Спочатку підготовляють траси електропроводок: розмічають місця установки силового устаткування, місця прокладки їхніх проходів через стіни й міжповерхові перекриття.

Потім виконують підготовчі роботи: пристрій гнізд, борозен, ніш, прорізів, установку кріпильних деталей, заставних кріпильних деталей, прокладку труб й трубок. Розмічальні роботи роблять за допомогою рулетки, розмічальних тичини, циркуля й шаблонів. При розмітці місць відкритої прокладки проводів необхідно враховувати архітектурні лінії приміщення.

Плоскі проведення кріплять до дерев'яних поверхонь цвяхами, забиваючи їх через 200-250 мм по роздільнику, а до цегельних бетонних поверхонь - різними способами, наприклад приклеюванням за допомогою спеціального клею на основі смол БМК-5. Клей наносять дерев'яною лопаткою на стіну й виріб рівним шаром товщиною 0,3-0,5 мм на площі не менш 4 дм2. Після цього виріб притискають стіни й витримують у такому положенні 5-10 сек.

Проводи ПР і ПРД, які кріплять до стін шурупами за допомогою дюбелів закріпляють на стінах одно-лапчастими або двох-лапчастими скобами.

З'єднання окінцьованих ізольованих проводів виконують зварюванням, фальцюванням, пайкою й механічними затискачами.

Підготовку кінців проводів до з'єднання й окінцювання (зняття ізоляції) роблять універсальними кліщами КУ-1.

Ізоляцію із круглих проводів знімають за допомогою пів-кільцевих ножів. Перед зняттям ізоляції із плоских проводів з'єднувачем висікають за допомогою ножа 8 і матриці 9 зовнішню оболонку, а потім ізоляцію знімають ножами.

Зварювання одно- і багатопроволокових алюмінієвих проводів перетином до 10 мм2 виконують методом контактного розігріву їх за допомогою зварювального трансформатора.

Кінці проводів перед зварюванням покривають флюсом. Зварювання багатопроволокових алюмінієвих проводів перетином 16- 240 мм2 роблять термітно-муфельним способом : температура до 3000° С для зварювання виходить у результаті згорання в термітному патроні порошкової суміші з алюмінію й закису заліза (окалини). Крім того, для з'єднання проводів застосовують газове зварювання (автогенно - кисневе, бензино-кислородне і пропан-бутанове),

Пайку однопроволкових алюмінієвих проводів здійснюють скручуванням спочатку їх кінців, потім змочуванням припоєм марки А і прогріванням паяльною лампою або пропан-бутановим паяльником. Кінці багатопроволокових алюмінієвих проводів спочатку залужують і припаюють, а потім спаюють у формі.

Перед фальцюванням алюмінієві провідники малих перетинів скручують і на місце скрутки надягають сполучну гільзу, що при перетині проводів до 2,5 мм2 фальцюють кліщами КСП-4, а при перетині до 10 мм2 кліщами ПК-2. Багатопроволокові алюмінієві провідники до 16-50 мм2 фальцюють кліщами ПК-1, а перетином 50-240 мм2 гідропресом РГП-3 і пресом підривної дії ПВ-З. Фальцьовані кінці перед уведенням у наконечник або сполучну гільзу змазують кварцо-вазеліновою пастою.

4. Охорона праці та навколишнього середовища

4.1 Охорона, захист здоров'я людей, безпека праці та правила користування і випробування захисних засобів на ТП

До роботи допускаються особи, які пройшли медичне обстеження, вступний інструктаж, інструктаж і навчання на робочому місці, перевірку знань правил з охорони праці.

Періодичність перевірки захисних засобів:

Рукавички - 1р в 6міс.

Боти - 1р в 36 міс. ;

Калоші, покажчик напруги, изолир. інструменти - 1р в 12міс;

ізолюючі штанги і накладки - 1р в 24міс.

Діелектричні килимки піддаються огляду раз на 6мес.

Загальні правила користування захисними засобами (діел. килимки та рукавички).

Ізолюючими захисними засобами слід користуватися за їх прямим призначенням, з огляду на ту напругу, на який вони розраховані. Основні ізолюючі засоби розраховані на застосування в приміщеннях, на відкритому повітрі можуть використовуватися тільки в суху погоду. Перед вживанням захисного засобу персонал зобов'язаний перевірити його справність, відсутність зовнішніх пошкоджень, видалити пил, перевірити по штампу термін придатності. Діель. рукавички слід перевіряти на відсутність проколів шляхом згортання їх у напрямку пальців. Користуватися захисними засобами, термін придатності яких забороняється.



5. Спеціальна частина

5.1 Розрахунок струмів короткого замкнення

Під час короткого замкнення в мережі миттєво збільшується струм. Наслідок цього може стати вихід з ладу споживачів при відсутності їх захисту. Апаратура захисту вибирається з урахуванням величини струмів короткого замкнення.

Розрізняють декілька видів короткого замкнення:

Трифазне - проводи усіх трьох фаз з'єднуються між собою;

Двофазне - між собою з'єднуються дві фази;

Однофазне - між собою з'єднуються одна фаза і нуль через землю.

Подвійне замикання на землю - між собою одночасно з'єднуються дві фази та нейтральний провід;

Основною причиною виникнення короткого замикання у мережі є помилки обслуговуючого персоналу та пошкодження ізоляції струмоведучих частин електричного обладнання та проводів.

Щоб запобігти ушкодженням обладнання від короткого замкнення необхідно устатковувати для захисту споживачів швидкодіючі апарати захисту. Найбільш ефективними є плавкі запобіжники, які устатковуються на ділянках мережі для захисту кожної її частини, що забезпечується селективністю захисту. Принцип селективності полягає в тому починаючи від джерела живлення, номінальний струм плавкої вставки запобіжника має бути меншим ніж номінальний струм попереднього. Для вірного вибору запобіжників потрібно визначити струми короткого замкнення.

Визначаємо індуктивний та ємнісний опори в лінії електропередач від РП 10 кВт до ТП:



Х"сист = 1,05 * Uном / v3 * I" = 1,05 * 0,38 / 1,73 * 13 = 0,02,Ом/км; (42)

XL = Xo * l = 0,08 * 1,46 = 0,1,Ом/км;

силовий електричний трансформатор напруга

де Х"сист - ємнісний опір, Ом/км;

XL - індуктивний опір, Ом/км;

Xo - опір 1 км кабелю при напрузі 10 кВ, Ом/км;

I" - початковий струм короткого замкнення, кА;

Визначаємо повний опір лінії:

Z = УХ = XL + Xo = 0,1 + 0,08 = 0,18,Ом;

Визначаємо ударний струм короткого замкнення:

Iу = Ку * v2 * I" = 1,8 * 1,4 * 13 = 32,76,кА;

де Iу - ударний струм короткого замкнення, кА;

Ку - ударний коєфіціент, який дорівнює 1.8;

Визначаємо дійсне значення струму короткого замкнення, враховуючи 5% втрат в мережі:

Iд = 1,05 * I" = 1,05 * 13 = 13,65,кА; (46)

Розраховуємо повну потужність короткого замкнення:

Sкз = v3 * Uном * I" = 1,73 * 10 * 13 = 225,МВА; (47)

де Uном - номінальна напруга лінії, що живить трансформатор,

Uном = 10, кВ;

Розрахунки проведені для вибір високовольтної апаратури.



5.2 Вибір високовольтного електрообладнання ТП

До високовольтної апаратури належать плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, роз'єднувачі, вимикачі з приводом, відокремлювані.

Плавкі запобіжники призначені для розривання електричних мереж при перенавантаженнях та короткому замиканні. Перевагами плавких запобіжників є їх мала вартість, висока надійність, швидке розмикання мережі, проста будова. Патрони запобіжників для гасіння електричної дуги заповнюються газогенеруючою фіброю або кварцовим піском.

Автоматичні вимикачі призначені для захисту мереж від перенавантажень, вмикання і розмикання мережі під напругою в нормальному і аварійному режимах. Для швидкого гасіння електричної дуги вимикачі виконують масло наповненими або вакуумними.

Відокремлювані призначені для відключення струму, що намагнічує трансформатори. Конструктивно вони складаються з двох роз'єднувачів та ножів заземлення.

Визначаємо номінальний струм високовольтних апаратів:

Iном = 1,4 * Sт / v3 * Uном = 1,4 * 100 / 1.73 * 10 = 8,А;

Таблиця 11 - Типи високовольтних апаратів

Назва апарату	Тип	Напруга, кВ	Струм, А	Струм відключення кА/с	Привод
Вимикач	ВНП-17	10	30	12	ПС-10
Роз'єднувач	РВ	10	400	-	ПР-10
Трансформатор току	ТПЛ 10-УЗ	10	30	-	-

Перевірка високовольтної апаратури по струмам короткого замкнення:

Розрахункові дані для вимикачів, роз'єднувачів і трансформатора тока:



t”2 * tпр = 132 * 2 = 338,кА2 * с;

Sк = v3 Uном t” = 1,73 * 10 * 13 = 225,МВ*А;



Література

1. ГОСТ 12.1. 005-88. ССБТ. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони.

2. ГОСТ 12.1.004-85. ССБТ. Пожежна безпека. Загальні вимоги. 14. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки.

3. Державні Будівельні Норми України “Проектування електрообладнання об'єктів цивільного призначення” ДБН В.2.5-23-2003, підрозділ 2.7 ДНАОП 0.00-1.32-01, методичний посібник для курсового і дипломного проектування, І.М. Бондарчук, О.А. Погребна, 2007 р.

4. Діючі правила користування електроенергією (ПКЕ), Київ-2003.

5. Законодавство про працю - К.; Державний комітет України по нагляду за охороною праці, 1995.

6. Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів і Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів - М.; Энергоатомиздат. 1988.

7. Збірник інструкцій з охорони праці для електромонтажних робіт, ВАТ “Київелектромонтаж”, Київ-2003.

8. Збірник розцінок на монтаж устаткування. Збірник № 8- М.; Державний комітет зі справ будівництва, 1985.

9. Прейскурант цін на устаткування і матеріали - М., Госснаб СРСР, 1989.

10. Правила технічної експлуатації електричних установок; Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів; Правила устрою електрообладнання (ПУЕ), глава 1.5, Энергоатомиздат, М., 1989.

11. Правила безопасности при эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования электрофицированных железных дорог, М.»Трансжелдориздат», 1962.

12. Снип 2.01.02-85. Протипожежні норми проектування будинків і споруджень.

13. Каталог сучасного електрообладнання спеціальності 5.092114 “Обслуговування електротехнічного обладнання та автоматичного устаткування будівель і споруд”, ККМГ АМУ -2005р.

14. Справочник по релейной защите, М.»Энергия», 1963.

15. Справочник электрика, Кисаримов Р.А., М.”РадиоСофт” - 1999.

16. Справочник прораба-електромонтажника, Б.П.Бондаренко, Н.Ф.Коба, Киев»Будивельнык»,1989.

17. Справочник по проектированию электроснабжения, Н.С. Мовсесова, Ю.Н. Тищенко, Ю.Г. Барыбина, Л.Е. Федорова, М.Г. Зименкова, М.: Энергоатомиздат, 1990.

18. Андреев В.А, Е.В. Бондаренко «Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения», М., «Высшая школа», 1975.

19. ВоронинаА.А., Н.Ф.Шибенко “Безопасность труда в электроустановках”, М.: ”Высшая школа”, 1984.

20. Долін П.А. Довідник по техніці безпеки- М,: Энергоатомиздат. 1984.

21. Прохорский А.А. «Электрические станции и подстанции», 1984.

22. Липкин Б. Ю.“Електроснабжение промышленных предприятий и установок” - М: “Высшая школа”, 1989.

23. Львов А.П. «Довідник електромонтера», Київ, 1980р.

24. Камнев В.Н. «Ремонт аппаратуры релейной защиты и автоматики», М.»Высшая школа», 1979.

25. Коропів Ф.Ф., Козлов В.Н. Довідник з розрахунку проводів, кабелів і електропроводок- М. - Л.; Госэнергоиздат. 1974.

26. Цигельман И.Е. “Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий” - М.: “Высшая школа” -.1988.

27. Методична розробка “Оформлення текстових документів згідно ГОСТ2.105-95”, Л.А. Андрющенко, З.Г. Вишневська, І.Ф. Єрмакова, Київ - 2000.

28. Методичні вказівки до лабораторних та практичних робіт “Тягові підстанції” для спеціальності 5.092211, І.М. Бондарчук, Г.Г. Чертенко, О.М.Александров, Київ-2004.

29. Панченко Т.М. “Методичні рекомендації по оформленню учбової документації” Київ - 1988.

30. «Типовые детали уплотнения вводов инженерных сетей в гражданские здания», Комплекс 7373-3, г. Вильнюс, 1975 г.

31. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В “Выполнение электрических схем по ЕСКД” - М: “Высшая школа”, 1989.

32. Федоров А.А., Старкова Л.Е. “Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования” - М.: “Энергоатомиздат”, 1987.

33. Методичний посібник по курсоому та дипломному проектуванню спеціальності 5.092114, О.А. Погребна, І.М. Бондарчук, 2006.

Размещено на Allbest.ru