Электроснабжение ремонтно-механического цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЛИАЛ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Курсовой проект

Электроснабжение ремонтно-механического цеха №70

Разработал:

Кузьмицкий А.В.

2016



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Характеристика потребителей электроэнергии

3. Расчет электрических нагрузок

4. Расчёт мощности компенсирующих устройств реактивной мощности

5. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций

6. Выбор электрооборудования КТП и питающей сети

7. Защита электрических сетей U до 1кВ от токов К.З. и перегрузки

8. Расчёт параметров и выбор распределительной сети

9. Расчет заземляющего устройства подстанции

10. Спецификация электрооборудования

Заключение

Список литературы



Введение

Энергетика обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. Но большая часть всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий.

При проектировании электроснабжения важное значение имеют технико-экономические аспекты. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства, совершенствования энергетического оборудования, реконструкции устаревшего оборудования, сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных энергетических ресурсов.

Также одной из актуальных задач электроснабжения является обеспечение его надежности, так как внезапное, иногда даже весьма кратковременное прекращение подачи электропитания может привести к большим убыткам в производстве. Но повышение надежности связано с увеличением стоимости системы электроснабжения, поэтому должен быть выбор оптимальной по надежности структуры электроснабжения.

Другой важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит к увеличению потерь электроэнергии, как в электроприемниках, так и в сети. Качество электроэнергии влияет на технологический процесс промышленного производства и качества выпускаемой продукции, на расход электроэнергии и зависит от питающей электростанции и от потребителей, снижающих качество электроэнергии.

Потери электроэнергии в трансформаторах, электродвигателях, проводке и другом оборудовании неизбежны, что связано с принципом работы этих электроустановок. Однако за счет мероприятий по экономии электроэнергии потери должны быть сведены к минимуму.

Целью данного курсового проекта является разработка внутрицехового электроснабжения цеха нестандартного оборудования.

Задачей курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надежности, экономичности, гибкости, безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений; выполнения расчетов электрических нагрузок на ПЭВМ.



1 Исходные данные

Исходными данными для КТП является план расположение технологического оборудования и спецификация оборудования представленная в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Исходные данные

Номер на плане	Наименование оборудования	Номинальная мощность Pуст, кВт
1	2	3
1	Заточный станок	1,6
2	Плоскошлифовальный станок	4,6
3	Фрезерный станок	6,8
4	Моечная машина	5,6
5	Пресс	7,5
6	Токарно-карусельный станок	16
7	Пресс	4,6
8	Обрабатывающий центр	25
9	Токарно-револьверный станок	6,6
10	Резьбошлифовалный станок	14,6
11	Шлицешлифовальный станок	6,6
12	Координатнорасточной станок	4.5
13,14	Токарно-карусельный станок	19
15,16	Универсально-фрезерный станок	8,5
17	Копировально-фрезерный	13,6
18	Токарный станок	3,2
19	Токарно-винторезный станок	6,1
20	Сварочный трансформатор	18

2. Характеристики потребителей электроэнергии

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприемники разделяют на три категории:

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервируемых источников питания, а перерыв электроснабжения допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников 1-ой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаиморезервируемого источника питания.

В качестве второго и третьего источника питания могут быть использованы местные электростанции, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.д.

Электроприемники 2-ой категории могут иметь 1-2 независимых источника питания,в зависимости от значения, которое имеет данный потребитель или группа потребителей на промышленном предприятии.

Для электроприемников 3-ей категории электроснабжения питание может осуществляться от одного источника питания, при условии, что перерыв электроснабжения, вызванный ремонтом или заменой поврежденных элементов системы электроснабжения не превышает одних суток.

В цехе присутствуют однотипные, но в тоже время различные электроприемники, которые имеют примерно одинаковые коэффициенты использования К_и, коэффициент мощности cos и tg .

Средние значения данных коэффициентов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристики потребителей электроэнергии

Номер по порядку	Наименование оборудования	Ки	cos	tg
1	Металлорежущие станки мелкосерийного производства: токарно-винторезный, вертикально-фрезерные, токарные, шлифовальные, сверлильные, заточные, шлице фрезерные, плоско-шлифовальные, продольно-фрезерный и др.	0.12-0.14	0.4-0.5	1.73-2.29
3	Сварочные трансформаторы	0.2	0.4	2.29
4	Краны,кран-балки с ПВ=25%	0.15-0.3	0.5	1.73



3. Расчет электрических нагрузок

Расчетная нагрузка по допустимому нагреву представляет собой такую условную длительную неизменную нагрузку, которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции.

Для расчета электрических нагрузок цеха воспользуемся методом упорядоченных диаграмм. Проведем расчет для группы электроприёмников, запитываемых от распределительного шкафа ПР1.

Определим суммарную номинальную мощность данной группы:

(3.1)

Рассчитаем групповой коэффициент использования К_и и групповые коэффициенты использования мощностей и :

(3.2)

(3.3)



(3.4)

Эффективное число электроприемников n_э - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.

Величина n_э определяется по выражению:

(3.5)

Зная эффективное число электроприемников и групповой коэффициент использования определяем коэффициент расчетной мощности:

при ,

Через коэффициент расчетной мощности определяем расчетную активную нагрузку данной группы электроприемников:

(3.6)

Так как, в нашем случае эффективное число электроприемников

n_э > 10, то реактивная расчетная нагрузка определяется следующим образом:



.

Определив расчётные активную и реактивную нагрузки рассчитываю полную нагрузку по следующей формуле:

(3.8)

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

(3.9)

Аналогично проведем расчет для остальных групп электроприемников и данные занесем в таблицу П1.А

Вывод: В данном пункте я рассчитал общую мощность по цеху, которая составила 884,80 кВт, а также рассчитали общий ток равный 429,57 А.

4. Расчёт мощности компенсирующих устройств реактивной мощности

Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением всети не только активной мощности, но и реактивной. Реактивная мощность запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах сети, обладающих индуктивностью и ёмкостью. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные электродвигатели, силовые и сварочные трансформаторы. Кроме того, часть реактивной мощности затрачивается в газоразрядных источниках света, линиях электропередачи.

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а, следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств.

Наличие реактивных токов потребителей электрической энергии вызывает дополнительные потери активной мощности в проводах электрической сети.

(4.1)

Фактический коэффициент мощности:

(4.2)

Определим tg _факт - угол сдвига фаз, соответствующий фактическому коэффициенту использования мощности до компенсации: tgц₂ =0,33

Рассчитаем мощность компенсирующего устройства реактивной мощности Qк. В действующих системах электроснабжения мощность компенсирующих устройств можно определить по следующему выражению:



(4.3)

где Р_р - расчетная активная нагрузка потребителя; tg₁, tg₂ - коэффициенты реактивной мощности соответственно фактический и нормативный.

Выбираю две комплектные конденсаторные установки УК4-0,38-100У3 (и УК4-0,45-80-Т3 (, с суммарным значением их стандартных мощностей .

Тогда некомпенсируемая мощность составит:

(4.4)

А полная мощность составит:

(4.5)

Вывод: В ходе расчета выбрал две такие конденсаторные установки, с учётом которых полная мощность составит S₂=173,69 кВА.

5. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на потребительских подстанциях 6-10/0,4 кВ определяется величиной и характером электрических нагрузок, требуемой надежностью электроснабжения, территориальным размещением нагрузок и перспективным их изменением и выполняется при необходимости достаточного обоснования на основании технико-экономических расчетов.

Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двух-трансформаторные подстанции. Применение трех-трансформаторных подстанций вызывает дополнительные капитальные затраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.

Однотрансформаторные ТП выгодны еще и в том отношении, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то можно за счет наличия перемычек между ТП на вторичном напряжении отключать часть трансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы трансформаторов. Под экономическим режимом работы трансформаторов понимается режим, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах. В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.

Такие ТП могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6-10 кВ к электроприемникам, уменьшая протяженность сетей до 1 кВ за счет децентрализации трансформирования электрической энергии. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух одно трансформаторных по сравнению с одной двух трансформаторной подстанцией.

Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного, другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей.

Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких ТП. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных подстанций определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения.

В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000, 1600 кВА, в электрических сетях городов - 400, 630 кВА. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономической загрузки.

Основным критерием выбора единичной мощности трансформаторов при технико-экономическом сравнении вариантов является, как и при выборе количества трансформаторов, минимум годовых приведенных затрат.

Т.к. в цехе присутствует осветительная нагрузка, то при выборе оборудования комплектной трансформаторной подстанции кроме расчетной мощности электроприемников, необходимо также учитывать расчетную осветительную мощность.

Расчет осветительной нагрузки будим производить методом удельной мощности на единицу площади.

Установленная мощность осветительного ЭП определяется по формуле: