Проектирование силовой сети производственного цеха ОАО ХБК "Шуйские ситцы" (залы №8 и №10 ткацкой фабрики №1)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Областное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Ивановский промышленно-экономический колледж»

Шуйский филиал

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование силовой сети производственного цеха ОАО ХБК «Шуйские ситцы» (залы №8 и №10 ткацкой фабрики №1)

Студент Богданов П.В.

Руководитель проекта Болотова Л.П.

Шуя, 2013 г.

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Описание технологического процесса проектируемого цеха

1.2 Режим работы цеха

1.3 Описание строительной части цеха

1.4 Характеристика окружающей среды

1.5 Защитные меры электробезопасности

2. Силовое оборудование цеха

2.1 Характеристика электропривода технологического оборудования

2.2 Схема управления электроприводом

2.3 Выбор конфигурации силовой сети и способа её прокладки

2.4 Электрический расчёт силовой сети

2.5 Расчёт питающих линий

2.6 Выбор силовых распределительных пунктов

2.7 Техническое сравнение вариантов силовой сети

Заключение

Список используемых источников

Введение

В данном курсовом проекте будет произведён расчёт силовой сети производственного цеха ОАО ХБК «Шуйские ситцы»

В проектируемом цехе установлены современные ткацкие станки с высокой степенью автоматизации. При проектировании будут учтены повышенные требования к уровню защиты участков силовой сети.

В ходе проектирования будет выполнен электрический расчет двух вариантов силовой сети. В результате расчетов определим сечения питающих линий и магистралей. Также будут определены потери мощности и потери напряжения в магистралях и питающих линиях проектируемой силовой сети. Необходимо выбрать электрооборудование для проектируемой силовой сети. В завершении расчётов выберем выгодный вариант внутрицеховой силовой сети.

Значение электроэнергетики в экономике России, так же как и её общественной жизни трудно переоценить -- это основа всей современной жизни.

Россия богата традиционными углеводородами и по объемам добычи нефти и газа занимает первое место в мире. В этой связи к проблеме возобновляемой энергетики мы обращались крайне редко. До последнего времени внимания со стороны государства этой проблеме уделялось незначительно, однако, сегодня ситуация начала меняться.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия и гражданские здания. Они расходуют более 78 % всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

Ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост их энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологий во всех отраслях производств, огромное жилищное строительство выдвигают проблему рационального электроснабжения потребителей. Стратегия развития отечественной энергетики предусматривает дальнейший рост производства электроэнергии всеми электростанциями России. К 2015 г. намечается достичь годовой выработки электроэнергии 1460 млрд кВтч.

В отличие от других видов энергии, электрическая вырабатывается и потребляется в одно и то же время. Её нельзя отправить на склад для создания запаса. Единство процессов выработки, транспортирования и потребления электроэнергии объясняет необходимость оперативного (диспетчерского) управления электроэнергетикой страны. С этой целью была создана Единая электроэнергетическая система Советского Союза, а затем Российской Федерации с Центральным диспетчерским управлением (ЦЦУ ЕЭС РФ) в г. Москве. Имеются региональные диспетчерские управления. В настоящее время оправдавшая себя на практике система электроснабжения страны претерпевает многочисленные реформы, которые могут привести энергетику России (да и всю Россию в целом) к труднопредсказуемым последствиям. Вместе с тем, следует отметить, что функции централизованного оперативного управления электроэнергией страны сохранились, в лице Системного оператора (СО) ЕЭС РФ. Сохранилась также единая электрическая сеть -- Федеральная сетевая компания (ФСК).

Принципом развития энергосистемы России является производство электроэнергии на крупных электростанциях, объединяемых в Единую энергосистему общей высоковольтной сетью 500... 1 150 кВ.

До 1960 г. самые крупные генераторы тепловых электростанций (ТЭС) имели мощность 100 МВт. На одной электростанции устанавливали 6...8 генераторов. Поэтому мощность крупных ТЭС составляла 600...800 МВт. После освоения энергоблоков (турбина-генератор) мощностью 150...200 МВт мощность крупнейших электростанций повысилась до 1200 МВт. Переход на энергоблоки мощностью 800 МВт позволил увеличить мощность некоторых ТЭС (например, Пермской ГРЭС) до 4800 МВт.

В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации эксплуатируются более 600 тыс. км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн км напряжением 0,4...20 кВ, свыше 17 тыс. подстанций напряжением 35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн кВ-А и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6...35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВА.

Сети Российского акционерного общества энергетики и электрификации «Единая энергетическая система России» включают в себя 39 тыс. км линий электропередачи напряжением 330 кВ и выше, 119 подстанций напряжением 330 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью 125 млн кВ-А.

Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн кВт; в отрасли работают более 1 млн человек.

В современных условиях главными задачами специалистов, осуществляющих проектирование, монтаж и эксплуатацию современных систем электроснабжения промышленных предприятий и гражданских зданий, являются правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и распределение электроэнергии, обеспечение необходимой степени надежности электроснабжения, качества электроэнергии на зажимах электроприемников, электромагнитной совместимости приемников электрической энергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

1. Общая часть

1.1 Описание технологического процесса проектируемого цеха

силовая сеть электропривод

Объектом проектирования являются залы №8 и №10 ткацкой фабрики №1 ОАО ХБК «Шуйские ситцы» в г. Шуя Ивановской области.

На проектируемом участке установлены автоматические ткацкие станки АТПР-120-5М с розыском раза.

Расположение станков указано на листе №1 графической части проекта.

Технологический процесс выработки ткани на станках АТПР-120-5М состоит во взаимном переплетении основных и уточных нитей за счёт механической прокладки уточных нитей с помощью челнока.

Технические характеристики станка АТПР-120-5М приведены в таблице 1

Таблица 1. Технические характеристики станка АТПР-120-5М Степанов В.С. Станки АТПР / В.С. Степанов. - М.: Легпромиздат, 2002. - 242с.

Наименование показателей	Единица измерения	Параметр
1. Габариты(длина, глубина, высота)	м	2,51x1,33x1,5
2.Вес станка	кг	1750
3. Наименование вырабатываемой продукции	м	Хлопчатобумажные ткани, ткани из вискозных волокон
4. Тип привода		Индивидуальный асинхронный электродвигатель
5. Установленная мощность электродвигателей	кВт	3
6. Потребляемая мощность	кВт	2,8

1.2 Режим работы цеха

Проектируемый участок работает по, так называемому Ивановскому графику с скользящими выходными днями. Общее число рабочих дней в году - 257, в том числе в две смены - 290; в три - 67. Средний коэффициент сменности (2 · 290 + 3 · 67)/257 = 3,03. Общее число часов работы 6248 час. В соответствии с этим имеем: число часов использования максимума активной нагрузки .Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения / Ю.Г. Барыбин. - М.: Энергия, 1998. - 342с. Т_мах = 4500 часов; экономическая плотность тока для проводников из алюминия Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. - 194с. j_экон = l,4 А/мм²; расчет сечений питающих линий и магистралей в сетях с напряжением до 1000 В будем производить по допустимому току Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. - 204с., т. к. Т_мах = 4500 часов.

1.3 Описание строительной части цеха

Залы №8 и №10 ткацкой фабрики №2 расположены на втором этаже южной части «старой ткацкой фабрики». Габариты: длина 33,5м, ширина 19,5м. высота 4,5м.

Материал стен - силикатный кирпич, толщина стен 0,8м (кладка в три кирпича). Перекрытия - железобетонные, толщина их 0,3м. Чистый пол - биолитовый, толщиной 50мм. Колонны железобетонные. Шаг колонн вдоль цеха - 3,3 м, поперек - 7,6 м.

Размещение и размеры оконных и дверных проемов указаны на листе №1 графической части проекта.

Зал оборудован системой водяного отопления. Система централизованного водяного отопления обеспечивает необходимую температуру в цехе в холодное время года. Батареи отопления размешены вдоль западной и восточной стен здания на высоте 0,5м от пола.

Участок оборудован приточно-вытяжной вентиляцией. Воздуховод приточной вентиляции размерами 0,8 х 0,6м проходит вдоль центрального прохода на высоте 3,6м от пола. Воздуховоды вытяжной вентиляции размерами 0,6 х 0,6м проходит вдоль первого и третьего рядов колонн также на высоте 3,6м над полом. На этих же колоннах на высоте 2,2м проложены трубы системы доувлажнения.

Внутрицеховой транспорт - электрокары и механические тележки для транспортировки шпуль и бобин с пряжей.

Для создания нормированной освещённости в цехе выполнена осветительная установка, используются светильники типа ПВЛМ-Д с люминесцентными лампами типа ЛБ мощностью 80 Ватт. Наряду со светильниками системы рабочего освещения, в цехе имеется аварийное освещение, светильники которого запитаны от отдельного источника и выделены красной полосой в отличие от светильников рабочего освещения.

1.4 Характеристика окружающей среды

Нормы температурно-влажностного режима и предельно допустимая концентрация пыли в проектируемом ткацком цехе указано в таблице 2.

Таблица 2. Нормы температурно-влажностного режима Справочник по хлопкопрядению. - М.: Легпромиздат, 2001. - 142с.

Температура,0 С	Влажность, %	Концентрация пыли
Зима	Лето	Зима	Лето	мг/м3
20?24	24?26	65?70	65?70	4

На основании указанных показателей помещение проектируемого участка здания, в котором расположены проектируемые цехи, квалифицируются категорией «В», так как стены здания выполнены из красного кирпича, не горючего материала.

На основании выше перечисленного делаем выводы:

1) проводка внутрицеховой силовой сети выполняется скрыто, в трубах;

2) степень защищённости электрооборудования и коммутационной аппаратуры должна быть не ниже категории IP44;

3) силовая сеть внутрицеховая должна быть защищена от коротких замыканий, а осветительные сети - от коротких замыканий и перегрузок.

1.5 Защитные меры электробезопасности

Электрические сети напряжением до 1кВ переменного тока могут выполняться с глухозаземлённой или с изолированной нейтралью. На большинстве действующих предприятий электроустановки до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью выполнены четырёхпроводными: три фазы и нулевой проводник. Нейтраль трансформатора или другого источника питания присоединяется к земле (заземляющему устройству) через малое сопротивление. Нулевой проводник соединяется с нейтралью трансформатора и выполнет функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. По принятым в настоящее время стандартам такая система относится к системе TN - C с PEN проводником. Найфельд К.С. Заземление и защитные меры электробезопасности / К.С. Найфельд. - М.: Промиздат, 1998. - 168с. Система TN - C получила широкое распространение в промышленных, городских и сельских сетях благодаря своему основному преимуществу - наличию двух стандартных напряжений: фазному и линейному. Данная система заземления достаточно проста, экономична, но не обеспечивает должный уровень электробезопасности.

Аппараты защиты (автоматические выключатели и предохранители) в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220В должны: Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005

- согласно ПУЭ по своей отключающей способности соответствовать максимальному значению тока КЗ (и обеспечивать надежное отключение одно-и многофазных замыканий);

- быть выбраны по расчетному току сети (номинальному току и с учетом пускового тока электроприемника, и напряжению сети) и не отключать установку при следующих перегрузках: (одновременное включение нескольких электродвигателей, группы ламп, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.);

- соответствовать требованиям селективности.

В системах TN - C, TN - S и TN - C - S автоматические выключатели в качестве защитного устройства могут быть также использованы для защиты от косвенного прикосновения в составе автоматического отключения питания.

Основным предназначением автоматических выключателей является защита электрических цепей в электроустановках зданий и в других низковольтных электроустановках от перегрузок и коротких замыканий, выполняемая в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.5.

2. Силовое оборудование цеха

2.1 Характеристика электропривода технологического оборудования Характеристика электродвигателей

Электропривод станка АТПР-120-5М выполнен на рабочее напряжение 380 В. с частотой переменного тока 50 Гц трёхфазным асинхронным двигателем серии 4А100S4У3. Двигатель укреплён на специальной плите в нижней части левой рамы станка. Трансформатор обеспечивает работу цепей управления на напряжении 24 В. и 110 В. Станок приводится в движение от индивидуального двигателя. Передача движения осуществляется ручной передачей на два вращающихся шкива, от которых через фрикционную муфту движение передаётся основному валу. Останов станка осуществляется механизмом останова и затормаживания вала станка.

Привод станка состоит из механизма фрикционной передачи, механизма останова и тормоза станка и механизма сбойки. Останов станка происходит так же от сигнализирующих устройств, выполненных в виде ленточек, расположенных в правой верхней части рамы станка, с помощью которых осуществляется контроль целостности основных и уточных нитей. Механизм включения станка состоит из пусковой рукоятки, валика, рычага с вилкой, системы рычагов, один из которых взаимодействует с рычагом тормоза станка. Фрикционная муфта служит для передачи движения от двигателя станка главному валу. Вращение от двигателя передаётся при помощи ремней, которые вращаются между шкивами.

Электрооборудование станка в виде станции управления, электродвигателя, светофора - указателя, и имеет степень защищенности по уровню зашиты от воздействия окружающей среды и возможности прикосновения к открытым проводящим частям - не менее IP 44. Технические данные электродвигателя, установленного на станке, приводим в таблице 3.

Таблица 3. Характеристика электропривода технологического оборудования Каталог на электродвигатели серии 4А. - М.: «Информэлектро», 2006.- 32с.

Тип двигателя	Рном кВт	Uном В	Iном А	nном	cosц	S	з %
4А100S4У3 с короткозамкнутым ротором	3	380	6,7	1435	0,83	0,0433	82	6	2

2.2 Схема управления электроприводом

Обеспечить работу механизмов ткацкого станка может электропривод станка, который удовлетворяет следующим требованиям:

- мгновенный пуск станка, следовательно, включение вала станка через фрикционную муфту на работающий электродвигатель;

- равномерный ход - изменение конструкции в механической части привода, уменьшение веса батана;

- быстрый останов - электромагнитное устройство, затормаживающее вал станка при останове;

- совпадение механических характеристик электродвигателя и станка;

- контроль целостности основной и уточной нити - автоматический останов станка при обрыве нити и световая сигнализация на различные причины автоматического останова.

Описание работы схемы управления электроприводом станка.

Электропривод станка укомплектовывается на рабочее напряжение 380В с частотой переменного тока 50 Гц, обеспечивает работу станка, автоматический и ручной останов.

Напряжение сети подводится на клеммы разводной коробки, расположенной у левой рамы станка.

Трансформатор, обозначенный в схеме как «Тр1» обеспечивает работу цепей управления с напряжением 24 В и 110В переменного тока.

При движении пусковой рукоятки от себя в первоначальный момент замыкается замыкающий контакт SQ5 и включается электродвигатель привода М через замыкающие контакты магнитного пускателя КМ. При дальнейшем движении рукоятки замыкается замыкающий контакт конечного выключателя SQ6, катушка КМ становится на самопитание, а выключатель SQ3 переключается и размыкающим контактом подаёт напряжение в схему контроля и сигнализации.

При ручном останове станка от кнопок останова SB и SB1 срабатывает электромагнит останова YA, конечный выключатель SQ6 обесточит электродвигатель привода М через магнитный пускатель КМ В электрошкафу управления предусмотрена блокировка дверки шкафа конечным выключателем.

Автоматический останов станка при обрыве уточной нити осуществляется замыканием контактов SQ1 уточной вилочки, или SQ2 контролера опушки ткани. Замыкание этих контактов вызывает срабатывание реле KI и останов машины. При обрыве нитей основы замыкается контакт SQ3, срабатывает реле К2, и станок останавливается. Контроль за обрывом уточной нити осуществляется с помощью уточной вилочки и контролера опушки.

Уточная вилочка контролирует обрыв нити при входе в правую рапиру.

При работе станка специальная игла удерживается в горизонтальном положении. При обрыве нити игла под действием тяжести занимает верхнее положение, а магнит опускается, занимая положение в зоне геркона, который подаёт сигнал на останов.

Чертёж схемы управления электроприводом станка приведен на рисунке №1.

2.3 Выбор конфигурации силовой сети и способа её прокладки

Расположение производственного цеха, в котором выполняется проект силовой сети, и проектируемой подстанции указано на рисунке №1.

Основное производственное здание ткацкого корпуса

Проектируемый ткацкий зал №10 (2 этаж)	Проектируемый ткацкий зал №8 (2 этаж)

Рис. 2. Расположение подстанции относительно проектируемого цеха

Проектируемая подстанция расположена на уровне первого этажа и выполнена в 20 метрах от основного производственного корпуса с южной стороны здания.

Потребители проектируемого цеха принадлежат ко второму классу надёжности электроснабжения, следовательно, электроснабжение цеха может выполнятся по радиальной или магистральной схеме питания. Установленные в проектируемом цехе распределительные пункты (РП) получают питание по радиальной схеме. В цехе РП расположены сбоку от нагрузок. РП расположены таким образом, чтобы избегать обратных потоков энергии. При выборе места для установки распредпунктов учитывалась также возможность ремонта силовой сети и удобство обслуживания. Выбор распределительных пунктов выполняется в соответствии с количеством присоединении к каждому РП, в соответствии с величиной допустимой токовой нагрузки на распредпункт, категорией защищённости РП.

Выбираем распределительные пункты серии ПР24 и ПР8500 напольного исполнения, со степенью защиты оболочки IP54, аппараты защиты на отходящих линиях - автоматические выключатели, ввод питающих проводников возможен либо сверху, либо снизу; вывод проводников - снизу.

Распределительные пункты будут получать питание по линиям, выполненным кабелем марки ААШв-1000, Белорусов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры / Н.И. Белорусов. - М.: Энергия, 1999. который удовлетворяет условиям прокладки и выпускается в настоящее время в большом ассортименте. Марка кабеля содержит следующую информацию: алюминиевые жилы, бумажная изоляция, пропитанная маслом, алюминиевая оболочка. Кабель от подстанции к проектируемому цеху прокладывается в земле до стены здания основного производственного корпуса. В дальнейшем кабели питающих линий вводятся внутрь производственного корпуса на уровне подвала, поднимаются вертикально (тип изоляции кабеля позволяет перепад высот) на уровень выше оконных и дверных проёмов второго этажа здания, при вертикальной прокладке кабели имеют защиту от механических повреждений - короба, на высоту 2,5м. от уровня пола каждого этажа.

До соответствующих РП, расположенных в проектируемом цехе на втором этаже, кабель крепится скобами. Скобы крепятся на трассу прокладки к стене второго этажа. Ввод кабеля в РП напольного исполнения в первом варианте осуществляется сверху, во втором варианте снизу. При проходе через потолочные перекрытия кабель защищается от механических повреждений стальной трубой. Вывод проводов магистралей силовой сети к машинам осуществляется снизу шкафа.

Станки, установленные в цехе, имеют сравнительно небольшую установленную мощность, поэтому выбираем магистральную схему подвода питания к станкам в обоих вариантах силовой сети. Аппараты защиты при магистральной схеме питания обеспечат надёжную защиту проводов магистралей от коротких замыканий и перегрузок.

Внутрицеховая сеть выполняется по наикратчайшему расстоянию проводом АПВ - 380 с алюминиевыми жилами, в поливинилхлоридной изоляции. Этот провод выбран потому, что он дешевле проводов с медными жилами и удовлетворяет условиям прокладки. Для защиты проводов от механических повреждений выбираем пластмассовые трубы типа ПВХ, т.к. расстояние до машин достаточно большое, пластмассовые трубы значительно дешевле стальных и разрешена скрытая прокладка в пыльных и пожароопасных помещениях класса П-11 проводов силовой сети в таких трубах. Прокладку проводов внутрицеховой сети выполняем в полу, в отдельных бороздах, что позволяет обеспечить ремонтные работы в случае неисправности проводки, под заливку бетоном.

Технологическое оборудование расположено равномерно по площади цеха, с соблюдением требований техники безопасности и требований технологического процесса к маршруту обслуживающего персонала.

Учитывая вышесказанное, принимаем к проектированию два варианта конструкции силовой сети. В обоих вариантах питание машин от распределительных пунктов выполнено по магистральной схеме.

Краткое описание двух вариантов силовой сети цеха:

Первый вариант: два РП типа ПР24 с автоматическими выключателями на отходящих линиях ВА51-31. На одной магистрали по пять станков, соединенных последовательно; количество линейных автоматов во всех РП - восемь штук. Схема питания распределительных пунктов - радиальная.

Второй вариант: два РП типа ПР8501 с автоматическими выключателями на отходящих линиях ВА51-31. На одной магистрали по семь станков, соединенных последовательно; количество линейных автоматов в РП - шесть штук. Схема питания распределительных пунктов - радиальная.

Варианты отличаются величиной капитальных затрат и эксплуатационных расходов т.к. разная конфигурация силовой сети, что определяет разные длины участков силовой сети. Конфигурация силовой сети для первого и второго вариантов приведена на рисунках №3 и №4 пояснительной записки.



Рис 3. Конфигурация силовой сети. Вариант 1



Рис 4. Конфигурация силовой сети. Вариант 2\

2.4 Электрический расчёт силовой сети

Выполняем расчёт магистрали №1 варианта №1

Расчёт силовой сети в сетях до 1000 вольт с учётом графика работы предприятия и числа часов использования максимальной нагрузки

Т_мах= 4500 час., выполняем методом допустимого тока.



Р_р(кВт) = 12,3 кВт I_p(А) = 24,92 А cosц_p = 0,75

Рис. 5. Расчётная схема магистрали

Определяем установленную мощность токоприёмников магистрали

Р_уст = Р_ном.

где Р_ном. - номинальная мощность отдельных токоприёмников магистрали, кВт;

Р_ном = 3 кВт

Р_уст = 3+3+3+3+3 = 15 (кВт)

У - сумма токоприёмников одной магистрали

Определяем расчётный коэффициент мощности и коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену для токоприёмников магистрали cosц_р = 0,75К_и = 0,82 . Шмелёв А.Н. Шишло К.С. Электрооборудование предприятий и установок текстильной промышленности / А.Н. Шмелёв. - М.: Легпромиздат, 1996. - 132с

Определяем расчётную мощность токоприёмников магистрали

Р_р. = К_и· К_макс· Р_уст

где К_макс - коэффициент максимума активной мощности

К_макс = 1

Р_р. = 0,82·1·15 = 12,3(кВт)

Определяем расчётный ток одной магистрали

I_р =

I_р = = 24,92(А)

Определяем пиковый ток магистрали

I_пик. = I_пуск + (I_р.- К_и · I_ном.дв.)

где I_пуск - пусковой ток двигателя, А;

I_ном.дв.- номинальный ток двигателя, А;

I_р. - расчётный ток магистрали, А;

I_ном.дв. = 6,7 А

I_пуск = I_ном.дв.· С

I_пуск = 6,7· 6 = 40,2(А)

I_пик. = 40,2 + (24,92 - 0,82 · 6,7) = 59,6 (А)

Для защиты провода магистрали от перегрузок и коротких замыканий выбираем автоматический выключатель с тепловым и электромагнитным расцепителем типа ВА51-31, Беляев С.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ / С.В. Беляев. - М.: Энергия, 2001. - 98с. установленный в распределительном пункте типа ПР24, с техническими данными автоматов на отходящих линиях:

I_ном.а = 100 А

U_ном.а = 660 В

I_{ном.расц.} = 25 А

I_{расц.эл.магн.} = 75 А

t_сраб. = 0,02...0,1 сек.

I_расц.т.= К_рег.·К_{разброса}·К_рп· I_{ном.расц.}

К_рег.= 0,9 -1; К_{разброса}= 1,35; К_рп. = 0,85

I_расц.т = 0,9 ·1,35· 0,85 · 25 = 25,8 (А)

где: К_рег. - коэффициент, учитывающий возможность регулировки уставок срабатывания теплового расцепителя;

К_{разброса} - коэффициент, учитывающий разброс уставок срабатывания теплового расцепителя;

К_рп. - коэффициент, учитывающий установку автомата в распределительном пункте.

Проверяем выбранный автомат по условиям:

а) по длительному расчётному току:

I_ном.а ? I_р 100 А > 24,92 А

I_расц.т ? I_р 25,81 А > 24,92 А

I_{ном.расц.} ? I_р 25 А > 24,92 А

б) по пиковому току:

I_{расц.эл.магн} ? К₂· I_пик. 75 А > 74,52 A

I_расц.т = I_пик./К₃ 25,81 A > 8,52 A

К_2,К₃ - коэффициенты, зависящие от типа автомата

К₂ = 1,25

К₃ = 7

в) t_сраб. = 0,02...0,1 сек.

t_сраб. - время срабатывания автомата, сек.;

Автоматический выключатель удовлетворяет всем условиям проверки.

2.4.7 Определяем сечение провода магистрали

Для магистрали выбираем провод марки АПВ-380, Белорусов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры / Н.И. Белорусов. - М.: Энергия, 1999. - 242с. сечением S = 4 мм² с I_доп = 28 А Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. при прокладке в одной трубе трёх фазных и нулевого защитного проводника (PE - проводника).

S = 3(1x4)+(1x4) мм²

Выбранный провод проверяем по условиям:

а) по нагреву в рабочем режиме

I_доп·К_t ? I_p

где К_t - температурный коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды

К_t = 1(т.к. температура в цехе нормированная)

28 (А) > 24,92 (А)

б) на защищённость автоматическим выключателем

I₃/ I_доп·К_t ? К₃

где I₃ - ток срабатывания аппарата защиты т.е. I_расц.т

К₃ - максимально допустимое соотношение между уставкой срабатывания аппарата защиты и допустимым током проводника

25/28 ? 1

в) на механическую прочность

S ? S_min; S ? S_mino

где S_min S_mino - минимально допустимое сечение проводника по условиям механической прочности S_min = 2мм² S_mino =2,5мм² Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005..

4 мм² > 2 мм² 4 мм² > 2,5 мм²

Выбранный провод условиям проверок удовлетворяет.

Определяем потери напряжения в магистрали

?U = ·100%

где ?U - потери напряжения в магистрали, В;

У - сумма участков магистрали;

I_р- расчётный ток магистрали, А;

L_р - расчётная длина магистрали, м;

соsц_р - расчётный коэффициент мощности токоприёмников магистрали;

г - удельная проводимость материала проводника, Ом·м;

Для алюминиевых проводников - г = 32мм²/Ом·м;

S - сечение провода;

U_ном - номинальное напряжение внутрицеховой силовой сети, В;

?U = ·100% = 2,1 %

Определяем потери мощности в магистрали

?Р =

?Р = = 465,7 (Вт)

где ?Р - потери мощности в магистрали, Вт;

Выбор способа защиты провода ответвления от механических повреждении.

Для защиты проводов магистрали AIIB-380 общим сечением S = 3(1x4)+(1x4) мм² от механических повреждений и неблагоприятных воздействий окружающей среды, при скрытой прокладке в полу в целях экономного использования материалов выбираем винипластовые трубы, внешним диаметром 16 мм. Технический циркуляр №9-2-206/8I «О расширении области применения пластмассовых труб для электропроводок в пожарных помещениях». - М.: 1998 год. - 65с.

Выход труб защищается соединительным уголком с определенным углом наружного диаметра. При диаметре менее 50 мм - соединение осуществляется с помощью раструбов, выполненных с помощью специальных оправок в процессе монтажа.

По величине сечения провода предварительно определим диаметр провода и для этого определяем исходную величину:

n₁ · d²₁ + n₂ · d²₂

3 · 3,7² + 1 · 3,7² = 54,76

n - число проводов, прокладываемых в трубе;

d - наружный диаметр провода.

Исходя из расчётных значений, выбираем диаметр трубы: d = 16 мм

Данные расчёта магистралей для первого и второго вариантов приводим в таблицах №4 и № 5.

2.5 Расчёт питающих линий

Выполняем расчёт питающей линии №2 варианта №1

Расчётная схема питающей линии приведена на рисунке 6, для защиты питающей линии установлен автоматический выключатель в распределительном устройстве низкого напряжения подстанции.

?_р(м) = 38 м

Р_р(кВт) = 86,1 кВт

I_p(А) = 174,4 А

cosц_p = 0,75

Рис.5. Расчётная схема питающей линии.

Определяем установленную мощность токоприемников питающей линии:

Р_уст = УP_номi

где P_номi - номинальная мощность отдельных токоприемников питающей линии, кВт

Р_уст = 35·3 = 105(кВт)

Определяем расчётный коэффициент мощности и коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену для токоприёмников питающей линии:

К_и = 0,82

cosц_p = 0,75

Определяем расчётную мощность токоприёмников питающих линии:

Р_р = К_и · K_макс · Р_уст.

где К_и - коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену;

K_макс - коэффициент использования максимума активной мощности;

К_макс = 1

P_уст - установленная мощность питающей линии.

Р_р = 0,82·105 = 86,1(кВт)

Определяем расчётный ток питающей линии:

I_р.п.л. =

где Р_р - расчётная мощность токоприёмников питающей линии, кВт;

U_ном - номинальное напряжение внутри цеховой силовой сети, В;

- расчётный коэффициент мощности токоприёмников питающей линии.

I_р.п.л.= = 174,4(А)

Определяем пиковый ток питающей линии.

I_{пик.п.л.} = I_пик.м. + (I_р.п.л.- К_и · I_р.м.)

где I_{пик.п.л.} - пиковый ток питающей линии, А;

I_пик.м. - пиковый ток магистрали, А;

I_р.п.л. - расчётный ток питающей линии, А;

I_р.м. - расчётный ток магистрали, А;

I_{пик.п.л.} = 59,6 + (174,4 - 0,82 · 24,92) = 213,6 (А)

Для защиты кабеля линии от перегрузок и коротких замыканий выбираем автоматический выключатель серии А3734С с полупроводниковым расцепителем. Беляев С.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ / С.В. Беляев. - М.: Энергия, 2001. - 98с. Автомат установлен на подстанции в шкафу распределительного устройства низшего напряжения.

Технические данные автоматического выключателя:

I_ном.а. = 400 А

U_ном.а. = 380 В

I_{ном.расц.} = 200 (А)

I_{расц.к.з.} = К_к.з..·I_{ном.расц}

К_к.з - коэффициент, учитывающий предел уставок срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне короткого замыкания;

К_к.з = 3

I_{расц.к.з.} = 3 · 200 = 600 (А)

I_{расц.пер} = К_расбр. · I_{ном.расц}

где К_расбр. - коэффициент, учитывающий разброс уставок срабатывания полупроводникового расцепителя в зоне перегрузок;

К_расбр. = 1,25

I_{расц.пер.} = 1,25 · 200 = 250 (А)

t_сраб. = 0,1...0,4 сек.

Проверяем выбранный автомат по условиям:

а) по длительному расчётному

I_ном.а ? I_р.п.л. 400 А > 174,4 А

I_{ном.расц.} ? I_р.п.л. 200 А > 174,4 А

б) по пиковому току:

I_{расц.к.з} ? К_2.· I_{пик.п.л.,} где коэффициент К₂ зависит от типа расцепителя автоматического выключателя; для автоматов с полупроводниковым расцепителем²

К₂ = 1,5

600 (А) > 1,5 · 213,6 (A) 600 (А) > 320,4 (A)

в) на селективность (избирательность срабатывания)

Необходимо обеспечить избирательность (селективность) действия автоматического выключателя. Он должен отключать защищаемый объект раньше, чем другие аппараты защиты, расположенные ближе к источнику питания, отключая всю группу потребителей.

t_а.п/ст. - время срабатывания аппарата защиты на подстанции (автомат для защиты питающей линии);

t_а.рп. - время срабатывания аппарата защиты в распределительном пункте (автомат для защиты ответвления).

0,1 сек. > 0,02 сек.

Автоматический выключатель удовлетворяет всем условиям проверки.

Выбираем кабель для питающей линии

Для питающей линии выбираем кабель марки ААШв-1000, Беляев С.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ / С.В. Беляев. - М.: Энергия, 2001. - 98с. сечением

S = 3 х 95 мм² с I_доп = 190 А с тремя фазными и нулевым защитным (PE - проводником) в качестве которого используется алюминиевая оболочка кабеля.

Сечение кабеля выбираем по условиям прокладки в воздухе, т.к. часть кабеля длиной более 10 метров прокладывается в воздухе (21 метр в земле и 17 метров в воздухе)

S = 3 х 95 мм²

Выбранный кабель проверяем по условиям:

а) по нагреву в рабочем режиме

I_доп·К_t ? I_p.п.л.

где К_t - температурный коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды

К_t = 1

190 А > 174,4 А

б) на защищённость автоматическим выключателем

I_з/ I_доп·К_t ? К₃

где I_з - ток срабатывания аппарата защиты;

К₃ - максимально допустимое соотношение между уставкой срабатывания аппарата защиты и допустимым током проводника 200/190 < 1,25

в) на механическую прочность

S ? S_min; S ? S_mino

где S_min S_mino - минимально допустимое сечение проводника по условиям механической прочности

S_mino =2,5 мм² S_min =2 мм²

95 мм² > 2,5 мм² 95 мм² > 2 мм²

Выбранный кабель условиям проверок удовлетворяет.

Определяем потери напряжения в питающей линии:

?U = ·100%

где: I_р - расчётный ток питающей линии;

L_р - расчётная длина питающей линии (м)(при определении длины питающей линии учитывается как горизонтальная прокладка кабеля в проектируемом цехе, так и вертикальная прокладка кабеля внутри цеха или по стене производственного здания и расстояние от цеха до подстанции) cosц_р - расчётный коэффициент мощности токоприёмников питающей линии;

г - удельная проводимость материала проводника;

Для алюминия - г =32 мм²/Ом·м;

S - сечение кабеля питающей линии(мм²);

U_ном - номинальное напряжение внутрицеховой силовой сети(В).

?U = · 100% = 0,74 %

Определяем потери мощности в питающей линии:

?Р =

где ?Р - потери мощности в питающей линии, Вт;

?Р = = 1140,6 (Вт)

Для защиты кабеля питающей линии при проходе через стены и межэтажные перекрытия выбираем стальную водогазопроводную трубу с наружным диаметром 40 мм

Для определения диаметра трубы определяем исходную расчётную величину диаметра трубы с учётом коэффициентов и выбираем ближайшее значение диаметра стандартной трубы.

d_н.тр. = 1,5 d_н.каб.

где d_н.каб. - наружный диаметр кабеля;

d_н.тр. - наружный диаметр трубы;

d_н.тр. = 1,5 · 25,8 = 38,7 (40) мм

Данные расчёта питающих линий для первого и второго вариантов приводим в таблицах №6 и № 7.

2.6 Выбор силовых распределительных пунктов

Распределительные пункты (РП) предназначены для приёма, распределения электрической энергии и установки аппаратов защиты от ненормальных режимов электрических сетей. Распределительные пункты служат так же для присоединения внутренних электрических сетей, электрических установок к внешним питающим линиям. Как правило, в распределительные пункты устанавливаются аппараты защиты от перегрузок и коротких замыканий. Схема и конструкция распределительного пункта зависят от величины мощности, потребляемой электроустановкой, схемы построения внутренних сетей электроустановки и надёжности её снабжения.

При выборе распределительного пункта учитывается величина длительно допустимого тока РП. Допустимый ток распределительного пункта определяется с учётом степени защищённости. Для этого вводится коэффициент, соответствующий степени защищённости IP54.

Технические данные распределительных пунктов приведены в таблице 7. Для первого варианта конфигурации силовой сети выбираем два распределительных пункта ПР24-7102-54УХЛ Каталог на пункты распределительные серии ПР24. на восемь отходящих линий. При выборе учитываем: длительно допустимый ток распределительного пункта, количество отходящих линий, исполнение распределительного пункта, схему внутренних соединений, условия ввода кабелей и проводов в шкаф, климатическое исполнение и степень защищённости данного распределительного пункта. Данный распределительный пункт имеет напольное исполнение, ввод питающего кабеля осуществляется сверху шкафа, на каждой отходящей линии установлен автоматический выключатель ВА51-31, степень защищенности распределительных пунктов - IP54. Количество присоединений к распределительным пунктам - семь магистралей для первой и второй части цеха, как указано на плане силовой сети.

Для второго варианта конфигурации силовой сети выбираем два распределительных пункта на шесть отходящих линий ПР8501-2016-54УХЛ2 Каталог на пункты распределительные серии ПР8500. - М.: «Информэлектро», - 64с. с автоматическими выключателями на отходящих линиях ВА51-31. Количество присоединений к распределительным пунктам - пять магистралей для первой и второй части цеха.

Распределительные пункты серииПР24 и ПР8501 предназначены для эксплуатации в цепях с номинальным напряжением до660 В переменного тока с частотой 50 и 60 Гц.

Таблица 7. Технические данные распределительных пунктов варианта

№ варианта	Тип распределительного пункта	Допустимый ток РП Iдоп, А	Тип и количество аппаратов защиты на вводе	Тип и количество аппаратов защиты на отходящих линиях	Количество отходящих линий	Количество присоединений
1	ПР24-7102-54УХЛ (2 штуки)	630	__	ВА51-31; 8	8	7
2	ПР8501-2016-54УХЛ2 (2 штуки)	630 х 0,75 = 472,5	__	ВА51-31; 6	6	5

Проверяем выбранные распределительные пункты по длительному допустимому току: I_доп ? I_p.п.л.

Вариант 1:

630 А > 174,4 А

Вариант 2:

472,5 А > А

ПР24; ПР8501 - серия распределительного пункта; вводные выключатели у выбранных распределительных пунктов отсутствуют, верхняя и нижняя крышки съемные; тип аппаратов зашиты на отходящих линиях - автоматические выключатели ВА 51-31;

7102; 2016 - модификация распределительного пункта, отражает вид установки, габариты и схему распределительного пункта;

54 - степень защищённости по международной классификации (IP54) УХЛ - климатическое исполнение, предназначен для работы в умеренном и холодном климате.

2 - типоисполнение распредпунктов.

2.7 Техническое сравнение вариантов силовой сети

В данном курсовом проекте рассмотрены два варианта силовой сети ткацкого цеха В завершении расчётов выполнено техническое сравнение вариантов по приведённым затратам и выбран выгодный вариант внутрицеховой силовой сети. По величине потерь напряжения и конфигурации силовой сети считаем наиболее выгодным первый вариант силовой сети цеха

Заключение

Курсовой проект ставил целью выполнение силовой сети ткацкого цеха

текстильного предприятия. В проектируемом цехе установлены современные ткацкие станки с высокой степенью автоматизации. При проектировании учитывались повышенные требования к уровню защиты участков силовой сети.

В ходе проектирования выполнен электрический расчет двух вариантов силовой сети. В результате расчетов определены сечения питающих линий и магистралей. Для защиты участков силовой сети выбраны автоматические выключатели и определены уставки срабатывания автоматов с учетом требований ПУЭ.

В ходе расчетов определены потери мощности и потери напряжения в магистралях и питающих линиях проектируемой силовой сети. Составлены сводные таблицы расчётов и по расчётным данным выбрано электрооборудование для проектируемой силовой сети. В завершении расчетов выполнено техническое сравнение вариантов по приведённым затратам и выбран выгодный вариант внутрицеховой силовой сети. По величине потерь напряжения и конфигурации силовой сети считаем наиболее выгодным первый вариант конфигурации силовой сети и окончательно принимаем его к установке.

Список используемых источников

1.Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения / Ю.Г. Барыбин. - М.: Энергия, 1998. - 342с.

2.Беляев С.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ / С.В. Беляев. - М.: Энергия, 2001. - 98с.

3.Белорусов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры / Н.И. Белорусов. - М.: Энергия, 1999. - 242с.

4. Инструкция по подсчету электрических нагрузок по предприятию легкой промышленности МЛП СССР. - М.: «Союзглавкомплект», 1996. - 56с.

5. Каталог на электродвигатели серии 4А. - М.: «Информэлектро», 2006.- 32с.

6. Правила устройства электроустановок. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. - 204с.

7. Сорокин В.А. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха / В.А. Сорокин. - М.: Индустрия, 1996. - 344с.

8. Справочник по хлопкопрядению. - М.: Легпромиздат, 2001. - 142с.

9.Технический циркуляр №9-2-206/8I «О расширении области применения пластмассовых труб для электропроводок в пожарных помещениях». - М.: 1998 год. - 65с.

10. Ополева А.В. Справочник по проектированию электроснабжения / А.В. Ополева. - М.: Энергия, 2006. - 368с.

11. Крупович В.Н. Справочник по проектированию электрооборудования / В.Н. Крупович. - М.: Энергия, 1998. - 312с.

12. Степанов В.С. Станки АТПР / В.С. Степанов. - М.: Легпромиздат, 2002. - 242с.

13.Каталог на пункты распределительные серии ПР8500. - М.: «Информэлектро», - 64с.

14. Большам К.А. Справочник по проектированию электроснабжения / К.А. Большам. - М.: Энергия, 1998. - 368с.

15. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электро-энергетических специальностей под ред. В.М. Блок. - М.: Высшая школа, 1992. - 234с.

16. Долин П.А. Справочник по технике безопасности / П.А. Долин. - М.: Энергоиздат, 1997.

17. Найфельд К.С. Заземление и защитные меры электробезопасности / К.С. Найфельд. - М.: Промиздат, 1998. - 168с.

18. Паспорт и руководство по эксплуатации машин пневмомеханического прядения. - М.: «Техмашэкспорт», - 64с

19. Зимин Е. Н., Преображенский В.И., Чувашов И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок / Е.Н. Зимин. - М.: Энергоиздат, 1981

20. Шмелёв А.Н. Шишло К.С. Электрооборудование предприятий и установок текстильной промышленности / А.Н. Шмелёв. - М.: Легпромиздат, 1996. - 132с

22. Липкин В.А. Электроснабжение промышленных предприятий / В.А. Липкин. - М.: Высшая школа, 1994. - 342с.

Размещено на Allbest.ru