Размещено на http://allbest.ru

Электроснабжение предприятий и гражданских зданий

Введение

электроснабжение трансформатор подстанция

Электроэнергия стала неотъемлемой частью нашей жизни. Человечеству электроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Если в конце прошлого века самая распространенная сейчас энергия - электрическая - играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930 г. в мире было произведено около 300 млрд. киловатт часов электроэнергии. В 2000 г. было произведено 30 тыс. млрд. киловатт часов! Гигантские цифры, небывалые темпы роста! И все равно энергии будет мало, потребности в ней растут еще быстрее.

Электроснабжение является сложной, многоуровневой задачей, которая при каждом случае имеет ряд уникальных особенностей. Качественно подготовленный проект электроснабжения и профессионально проведенные электромонтажные работы - это, в первую очередь, безопасность людей, находящихся в помещении, а не только исправная работа электросети. На профессионалов, которые создают проекты электроснабжения, возлагают целый ряд важнейших задач.

Цель данной работы провести расчёт системы внутреннего электроснабжения промышленного электрооборудования. Цель работы является актуальной для развития профессиональных знаний техников по монтажу, наладке и эксплуатации электрооборудования промышленных и гражданских зданий.

Согласно цели курсовой работы поставлены следующие задачи:

- выбор трансформаторов для понижающей подстанции цеха;

- выбор силовых питающих кабелей для электрооборудования;

- выбор распределительных устройств групп электрооборудования;

- выбор защитных устройств;

- организовать освещение рабочих участков цеха;

- сделать итоговый расчёт необходимого оснащения для организации электроснабжения промышленного здания.

1. Выбор электрооборудования ремонтно-механического цеха

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 необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр (рис. 1.1).

Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха А*В*Н= 48*28*9 м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Рисунок 1.1 Ремонтно-механический цех

Мощность электропотребления (Р_НОМ) указана для одного электроприемника.

Таблица 1.1 Типовое электрооборудование ремонтно-механического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	РНОМ, кВт
1,2	Вентиляторы	50
3..5	Сварочные агрегаты	14
6..8	Токарные автоматы	10
9..11	Зубофрезерные станки	20
12..14	Круглошлифовальные станки	5
15..17	Заточные станки	1,5
18,19	Сверлильные станки	3,4
20..25	Токарные станки	12
26,27	Плоскошлифовальные станки	17,2
28..30	Строгальные станки	4,5
31..34	Фрезерные станки	7,5
35..37	Расточные станки	4
38,39	Краны мостовые	30

Уточняем параметры промышленного электрооборудования по таблице А.1. Результаты заносим в таблицу А.2.

2. Выбор трансформатора

Назначение силовых трансформаторов преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. Силовые трансформаторы подразделяются на два вида. Силовые трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, или для питания приемников электрической энергии, не отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.

Трансформаторы силовые специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. К числу таких сетей или приемников электрической энергии относятся подземные рудничные сети и установки, выпрямительные установки, электрические печи и т.п.

Силовой трансформатор (рисунок 2.1) является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Рисунок 2.1 Трансформатор силовой

Исходя из типового набора электрооборудования механического цеха серийного производства принимается двух трансформаторный тип подстанции. Между секциями низкого напряжения трансформаторов устанавливается устройство АВР (Автоматическое Включение Резерва).

Так как трансформаторы должны быть одинаковы, нагрузка распределяется по секциям тоже одинаково.

Таблица 2.1 Распределяет нагрузки по секциям

секция 1	S1 кВА	S2 кВА	секция 2
Вентиляторы	100	4,5	Заточные станки
Сварочные агрегаты	42	6,8	Сверлильные станки
Токарные автоматы	30	72	Токарные станки
Зубофрезерные станки	60	34,4	Плоскошлифовальные станки
Круглошлифовальные станки	15	13,5	Строгальные станки
		22,5	Фрезерные станки
		12	Расточные станки
		60	Краны мостовые
Итого:	247	225,7

Погрешность баланса секций трансформатора , вычисляют по формуле

,	(1)

где P_MAX - мощность большей секции;

P_MIN - мощность меньшей секции.

Вычисление погрешности баланса секций трансформатора производится по формуле (1)

Погрешность баланса составляет 8,6%, что соответствует нормативу до 10%.

Комплектные двух трансформаторные (автоматизированные) подстанции класса 2КТПАНЭ. Тип трансформатора ТМ630/610. Основные характеристики:

- номинальная мощность = 630 кВА;

- напряжение обмотки при ВН (высоком напряжении) = 6, 10 кВ;

- напряжение обмотки при НН (низком напряжении) = 0,4; 0,69 кВ;

- потери при холостом ходе = 1,2 кВт;

- потери при коротком замыкании = 5,5 кВт;

- напряжение короткого замыкания = 5,5%;

- ток холостого хода = 2,1%.

3. Расчёт электрооборудования

3.1 Технология расчета сечения кабеля по приведенной нагрузке

Полная мощность электрооборудования Sном, кВА, вычисляется по формуле:

,	(2)

где: cos - коэффициент мощности.

Номинальная сила тока I_НОМ, А, вычисляется по формуле:

,	(3)

где P_НОМ - номинальная активная мощность кВт;

U_НОМ - номинальное напряжение 0,38кВ.

По таблице В.1 выбирается автоматический выключатель по номинальному току.

Ток перегрузки автомата I_пр, А, вычисляется по формуле:

,	(4)

где I_НОМ - номинальный ток, А;

К_иТР - коэффициент срабатывания термореле.

Ток короткого замыкания автомата I_кр, А, вычисляется по формуле:

,	(5)

где I_НОМ - номинальный ток, А;

К_иЭМР - коэффициент электромагнитного реле.

3.3 Расчет кабеля для манипулятора №2, 3, 22, 23

Расчет полной мощности электрооборудования выполняется по формуле (2):

кВА,

Расчет номинальной силы тока манипулятора выполняется по формуле (3):

А,

Сечение кабеля принимаем для медных жил - 1,5 мм²;

Тип кабеля: ВВГнг 51,5

Тип автомата по номинальному току принимаем ВА-51-25-3 с ограничением на 10 А.

Расчет тока перегрузки автомата выполняется по формуле (4):

А,

Расчет тока короткого замыкания автомата выполняется по формуле (5):

А,

4. Расчет распределительных устройств

Распределительные устройства - это комплекс аппаратных средств для приема, контроля и распределения электроэнергии. ВРУ предназначен для получения электричества от трансформаторной подстанции и передачи ее на электроцепи внутренней сети здания. ВРУ так же как и компенсация реактивной мощности на предприятии занимает достойное место при проведении работ.

Пункты распределительные (рисунок 4.1) серий ПР11, ПР22, ПР24, ПР8500, ПР8700 (пункты распределительные) предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и токах короткого замыкания, для нечастых (до 6 - для серий ПР8500, ПР8700, до 3 - для серий ПР11, ПР22, ПР24) оперативных включений и отключений электрических цепей и пусков асинхронных двигателей.

Пункты распределительные серий ПР11, ПР8501, ПР8503 предназначены для эксплуатации в цепях с номинальным напряжением до 660 В, частотой 50 или 60 Гц.

Пункты распределительные серий ПР8701, ПР8703 предназначены для эксплуатации в цепях с номинальным напряжением до 440 В постоянного тока.

Рисунок 4.1 Распределительные пункты

4.1 Выбор распределительного пункта по приведенной нагрузке

Электрооборудование подключаемое к распределительному пункту заносится в таблицу.

Расчет суммарной мощности щита № P, кВт, производится по формуле:

,	(6)

где P_НОМ - номинальная активная мощность одного типа, кВт;

n количество установок одного типа.

Расчет суммарной мощности щита № P, кВт, производится по формуле:

,	(7)

где P_НОМ - номинальная активная мощность одного типа, кВт;

n количество установок одного типа;

Ки - коэффициент использования.

Расчет суммарной средней полной мощности щита № S_CР, кВА, производится по формуле:

,	(8)

где P_НОМ - номинальная активная мощность одного типа кВт;

n количество установок одного типа;

cos - коэффициент мощности.

По таблице определяется коэффициент максимума Км.

Номинальная сила тока I_НОМ, А, вычисляется по формуле:

,	(9)

где S - полная мощность кВА;

Км - коэффициент максимума.

По номинальному току определяем сечение кабеля от подстанции до ВРУ.

Так же по номинальному току производится подборка центрального предохранителя и главного рубильника. По количеству электрооборудования подключаемого к щиту определяем схему и тип щита. Для данных схем электропотребления рекомендован щит типа ПР8500.

4.2 Выбор распределительного пункта №02

Электрооборудование подключаемое к распределительному пункту заносится в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Электрооборудование подключаемое к щиту №01

Наименование ЭО	Количество	РНОМ	КИ	cos
Токарные станки	4	11	0,16	0,6

Расчет средней мощности щита выполняется по формуле (6)

кВт,

Расчет суммарной средней мощности щита выполняется по формуле (7)

кВт,

Расчет суммарной средней полной мощности щита выполняется по формуле (8)

кВА,

Коэффициент максимума для щита №01 Км = 3,22

Расчет номинальной силы тока наждачных станков выполняется по формуле (9)

А,

Сечение кабеля принимаем для медных жил - 10 мм²;

Тип кабеля: ВВГнг 510

Для входящего тока менее 70 А. принимаем распределительные пункты с зажимами на вводе.

Тип распределительного пункта принимаем ПР8502300721УЗ.

(Если центральный автомат есть)

Тип автомата по номинальному току принимаем ВА-51-25-3 с ограничением на 10 А.

Расчет тока перегрузки автомата выполняется по формуле (4):

А,

Расчет тока короткого замыкания автомата выполняется по формуле (5):

А,

5. Расчёт освещения

Лампа ДРЛ (Дуговая Ртутная Лампа) (рисунок 5.1) дуговая ртутная люминофорная лампа высокого давления. Это одна из разновидностей электрических ламп, что широко используется для общего освещения объёмных территорий таких как заводские цеха, улицы, площадки и т.д. (где не предъявляется особые требования к цветопередаче ламп, но требуется от них высокой светоотдачи). Лампы ДРЛ имеют мощность 50 2000 Вт и изначально рассчитаны на работу в электрических сетях переменного тока с напряжением питания 220 В. (частота 50 Гц.). Для работы лампы необходимо пускорегулирующее устройство в виде индуктивного дросселя.

Теперь, что касается устройства лампы ДРЛ. Дуговая ртутная лампа (ДРЛ) состоит из трёх основных функциональных частей: цоколь, кварцевая горелка и стеклянная колба. 

Первые варианты ламп ДРЛ имели только два электрода, что требовало для поджога лампы ДРЛ дополнительное устройство запуска (через высоковольтный импульсный пробой газового промежутка кварцевой горелки). Данный вид ламп был снят с производства и заменён на четырёх электродный аналог, для работы которого нужен только дроссель.

Рисунок 5.1 дуговая ртутная лампа

Для освещения промышленных помещений рекомендуются дугоразрядные ртутные лампы типа ДРЛ.

Таблица 5.1 Характеристики осветительных устройств типа ДРЛ.

Тип лампы	P, кВт	Световой поток, Люмен
ДРЛ 125	160	5900
ДРЛ 400	510	22000

Таблица 5.2 Нормы освещения промышленных помещений

Тип помещения	Уровень освещения, Лк	Ки	Рекомендуемое ДРЛ
Цех	300	0,85	ДРЛ - 400
Мастерская	300	0,85	ДРЛ 125
Склад	100	0,5	ДРЛ 125
Разное	200	0,5	ДРЛ 125

Расчёт уровня количество световых установок N, производят по формуле

	(9)

где Ки - коэффициент использования;

- коэффициент полезного действия, = 0,65;

Z - коэффициент импульса, Z=1,1;

q - световой поток одного светильника Лм.

Площадь ТП по плану 48 м². Тип помещения общий технологический, тип осветительных установок ДРЛ 125.

Расчет количества ламп для освещения трансформаторной подстанции производится по формуле (9)

Заключение

Согласно цели данной работы, был проведён расчёт системы внутреннего электроснабжения промышленного электрооборудования механического цеха серийного производства.

Для обеспечения промышленного напряжения в 380В, цеху необходим комплектная двух трансформаторная (автоматизированная) подстанция класса 2КТПАНЭ. Тип трансформатора ТМ630/610.

В качестве основного типа силовых кабелей был выбран медный кабель с поливинилхлоридной внутренней и внешней изоляцией, гибкий, не горючий. Число жил для трёхфазного тока 5, для однофазного 2. Тип кабеля Lxx ВВГнг 5 * ss, где хх длина участка кабеля в метрах, а ss сечение кабеля в мм². Для подключения всего ЭО цеха необходимы различные сечения кабелей.

В качестве основного типа вводно - распределительных устройств был выбран щит типа ПР8500. Схемы компоновки щитов занесены в таблицу В.1.

Осветительное оборудование необходимое для освещения цеха и подсобных помещений заносятся в таблицу В.2.

В процессе выполнения данной курсовой работы был получен ряд важнейших умений, необходимых квалифицированному специалисту. Были проведены расчеты по вычислению нагрузок оборудования, находящегося на предприятии, выбрана оптимальная схема электроснабжения предприятия, оборудование для надежной работы (распределительные устройства, автоматы, кабели).

Структура электроснабжения определяется технически сложившимися особенностями производства и распределения электроэнергии в отдельных странах. Некоторая специфика и местные различия в схемах электроснабжения зависят от размеров территории страны, её климатических условий, уровня экономического развития, объёма промышленного производства и плотности размещения электрифицированных объектов и их энергоёмкости.

Список использованных источников

1. Бобров Е.Е. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. М., 2011. 342с.

2. Волосатов В.П. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 2010. 208с.

3. Данилов Н.И. Энергосбережение. Екатеринбург: Энерго-Пресс, 2009. 109 с.

4. Зюзин Н.Ф. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных зданий и электроустановок М.: Высшая школа, 2010. 126с.

5. Кисаримов Р.А. Справочник электрика. М.: РадиоСофт, 2010. 248с.

6. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Энергоатомиздат, 2009. 528 с.

7. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М.: Мастерство, 2011. 320с.

8. Крючков И.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. М.: ИНФРА М, 2012. 214 с.

9. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций М.: Энергоатомиздат, 2010. 608 с.

10. Пуш В.Э. Комплектные электротехнические устройства. М.: Энергоатомиздат, 2009.  320с.

11. Ристхейн Э.М. Электроснабжение промышленных установок. М.: Энергоатомиздат, 2010. 424 с.

12. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 2009. 648 с.

13. Салов П.М. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Главгосэнергонадзор, 2011. 190с.

14. Сибикин Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий М.: ПрофОбрИздат, 2012. 214с.

15. Сумароков Л.П. Электроснабжение промышленных предприятий Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2012. 288с.

16. Схирладзе А.Г. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высш. шк., 2010. 420 с.

17. Федеров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 2010.- 576 с.

18. Федеров А.А., Стариков Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 2011. 368 с.

19. Черняк С.Л. Краткий справочник домашнего электрика. СПб.: НиТ, 2010. 315с.

20. Шарин Ю.С. Справочник по проектированию электроснабжения М.: Энергоатомиздат, 2012. 576 с.

Приложение

Рекомендуемые коэффициенты для типового оборудования

Таблица А.1 Рекомендуемые значения коэффициентов

Наименование механизмов и аппаратов	Ки	К	cos	tg
Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (токарные, фрезерные, сверлильные, точильные)	0,14	0,16	0,5	1,73
Металлорежущие станки крупносерийного производства с нормальным режимом работы (те же)	0,16	0,2	0,6	1,33
Металлорежущие станки с тяжелым режимом работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные, фрезерные, карусельные)	0,17	0,25	0,65	1,17
Переносной электроинструмент	0,06	0,1	0,65	1,17
Вентиляторы, сантехническая вентиляция	0,6	0,7	0,8	0,75
Насосы, компрессоры, дизельгенераторы	0,7	0,8	0,8	0,75
Краны, тельферы	0,1	0,2	0,5	1,73
Сварочные трансформаторы	0,25	0,35	0,35	2,67
Сварочные машины (стыковые и точечные)	0,2	0,6	0,6	1,33
Печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы	0,75	0,8	0,95	0,33

Таблица А.2 Уточнённые параметры электрооборудования

Наименование ЭО	Количество	РНОМ	КИ	cos
Вентиляторы	2	50	0,6	0,8
Наименование ЭО	Количество	РНОМ	cos	КИ
Сварочные агрегаты	3	14	0,25	0,35
Токарные автоматы	3	10	0,17	0,65
Зубофрезерные станки	3	20	0,14	0,5
Круглошлифовальные станки	3	5	0,17	0,65
Заточные станки	3	1,5	0,14	0,5
Сверлильные станки	2	3,4	0,14	0,5
Токарные станки	6	12	0,14	0,5
Плоскошлифовальные станки	2	17,2	0,17	0,65
Строгальные станки	3	4,5	0,17	0,65
Фрезерные станки	4	7,5	0,17	0,65
Расточные станки	3	4	0,17	0,65
Краны мостовые	2	30	0,1	0,5

Характеристики кабеля

Таблица Б.1 Маркировка кабелей по электроустановкам

№ ЭО	IНОМ, А	Сечение кабеля, мм2	Маркировка кабеля
1	95	16	ВВГнг 5х16
2	95	16	ВВГнг 5х16
3	60,7	10	ВВГнг 5х10
4	60,7	10	ВВГнг 5х10
5	60,7	10	ВВГнг 5х10
6	23,4	2,5	ВВГнг 5х2,5
7	23,4	2,5	ВВГнг 5х2,5
8	23,4	2,5	ВВГнг 5х2,5
9	60,8	10	ВВГнг 5х10
10	60,8	10	ВВГнг 5х10
11	60,8	10	ВВГнг 5х10
12	11,7	1,5	ВВГнг 5х1,5
13	11,7	1,5	ВВГнг 5х1,5
14	11,7	1,5	ВВГнг 5х1,5
15	4,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
16	4,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
17	4,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
18	10,3	1,5	ВВГнг 5х1,5
19	10,3	1,5	ВВГнг 5х1,5
20	36,4	4	ВВГнг 5х4
21	36,4	4	ВВГнг 5х4
22	36,4	4	ВВГнг 5х4
23	36,4	4	ВВГнг 5х4
№ ЭО	IНОМ, А	Сечение кабеля, мм2	Маркировка кабеля
24	36,4	4	ВВГнг 5х4
25	36,4	4	ВВГнг 5х4
26	40,3	4	ВВГнг 5х4
27	40,3	4	ВВГнг 5х4
28	10,6	1,5	ВВГнг 5х1,5
29	10,6	1,5	ВВГнг 5х1,5
30	10,6	1,5	ВВГнг 5х1,5
31	17,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
32	17,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
33	17,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
34	17,5	1,5	ВВГнг 5х1,5
35	9,3	1,5	ВВГнг 5х1,5
36	9,3	1,5	ВВГнг 5х1,5
37	9,3	1,5	ВВГнг 5х1,5
38	91,1	16	ВВГнг 5х16
39	91,1	16	ВВГнг 5х16

Вводнораспределительное устройство

Таблица В.1 Количество щитов различной компоновки

Маркировка ПР	Тип схемы	Количество
ПР85nn300721УЗ	007	2
ПР85nn300421УЗ	004	1
ПР85nn 3014 21УЗ	014	2
ПР85nn 2012 21УЗ	012	1
ПР85nn 3023 21УЗ	023	2

Таблица В.2 Распределение осветительных устройств по помещениям

Помещение	Тип осветительного устройства	Количество ламп
Трансформаторная подстанция	ДРЛ - 125	6
Вентиляционная	ДРЛ - 125	3
Склад	ДРЛ - 125	3
Бытовая комната	ДРЛ - 125	4
Инструментальная	ДРЛ - 125	4
Сварочное отделение	ДРЛ - 125	6
Станочное отделение 1	ДРЛ - 400	11
Станочное отделение 2	ДРЛ - 400	12

Размещено на Allbest.ru