Электроснабжение механического цеха


Курсовой проект

электроснабжение

механического цеха

ТМТ 019.100.000

Альбом документов

студент группы 3816

Нестеров Николай Николаевич

1999г.

ТУЛЬСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ

им. С.И. МОСИНА

З А Д А Н И Е № _______

на выполнение курсового проекта

уч. ______________________________________________________

специальности _______________ группы ____________________

ТЕМА ПРОЕКТА

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

“ ____ “ ___________________ 199 ___ года.

/ дата выдачи задания /

“ ____ “ ___________________ 199 ___ года.

/ срок сдачи курсового проекта /

Преподаватель __________________________

Председатель цикловой

комиссии __________________________

С О Д Е Р Ж А Н И Е.

1. Общая часть курсового проекта.

1.1. Введение.

1.2. Обозначение величин входящих в расчетные формулы.

2. Расчетная часть курсового проекта.

2.1.Расчет электрических нагрузок.

2.2. Основные параметры для расчета электрических нагрузок.

2.3. Расчета электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм.

2.4. Определение суммарных и предельных нагрузок по каждой группе электроприемников.

2.5. Выбор компенсирующих устройств и выбор мощности трансформатора.

2.6. Расчет заземления.

2.7. Расчет токов КЗ от источника питания с неограниченной энергией.

2.8. Расчет освещения

2.8.1. Расчет и выбор сечений питающей и распределительной сети освещения.

2.9.Выбор распределительной сети

2.9.1.Расчет шинопроводов.

2.10.Выбор и проверка шинопроводов, кабелей и изоляторов.

1. Общая часть курсового проекта.

1.1. Введение

Энергетика нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Для передачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества существуют следующие энергосистемы: Цеховая - обеспечивающая энергоснабжение потребителей, Заводская - служат для электроснабжения основных цехов и вспомогательных объектов, Городские или Районные - служат для электроснабжение предприятий, сельского хозяйства, коммунальных объектов. При проектировании электроснабжения необходимо учитывать технико-экономические аспекты. При выборе напряжений питающих линий, сети и чисел трансформаторных подстанций , систем управления, защиты - должны учитывать усовершенствования технологического процесса, роста мощностей при номинальном напряжении. Для других электрических приемниках активная номинальная мощность Pн[кВт] или полная мощность S[кВ×А] ,потребляемая из сети при номинальном напряжении. Номинальная мощность электро приемника обозначается на заводской таблице или в паспорте. Паспортная мощность электрического приемника повторно кратковременного режима в расчетах приводится номинально - длительной мощности при ПВ=1 по формуле:

Pн =Pпасп ÖПВ% ;

Sн =Sпасп ÖПВ% ;

где ПВ - паспортное продолжительность включения, в долях единицы.

Групповая номинальная активная мощность Pн - это сумма номинальных(паспортных) , активных мощностей отдельных рабочих приемников , приведенных к ПВ=1 , кроме резервных

n

Pн =åPн ;

1

По полученным результатам осуществляется выбор количества и мощности трансформатора .

Определение расчетных нагрузок промышленных предприятий базируются на следующих положениях:

а) большинство механизмов работают с переменной нагрузкой и электрические двигатели этих механизмов , выбранные по наиболее тяжелым режимам, значительную часть времени оказываются незагруженными .

б) не все электрические приемники включены одновременно и постоянно. Время их работы и остановки зависит от технологического режима производства.

в) в отдельные моменты времени нагрузка может превышать среднею величину мощности за счет изменения технологического процесса .Возникает необходимость определения максимального возможного значения потребляемой мощности в течении какого-то периода времени. Эту мощность называют максимальной.

г) При включении крупных осветительных приемников, так же при запуске асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором, происходят увеличение потребления мощности над среднем и минимальным значениями.

Значения мощности длительностью в несколько секунд называют типовыми.

При расчете электрических установок, не всегда есть график нагрузок и поэтому прибегают к расчетным коэффициентам. С их помощью можно определить основные параметры графика нагрузки.

Такие расчетные коэффициенты вычислены не экспериментальным работам по изучению характера нагрузок на предприятиях.

1.2.Обозначения величин, входящих в расчетные формулы

Все величины и коэффициенты, относящиеся к одному и тому же приемнику обозначаются строчными буквами. Групповые величины и коэффициенты - прописными.

Номинальная активная мощность Pн - это мощность, развиваемая двигателем на валу отдельным потребителем электро энергии, выражаемая а [кВт].При выборе аппаратуры управления, трансформаторных подстанций, необходимо пользоваться современными и изделиями. Так же надо находить оптимальные варианты при выборе схем электро снабжения, способов управления электро оборудованием и т.д.

2.Расчетная часть курсового проекта.

2.1.Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок необходим при выборе количества и мощностей трансформаторов на трансформаторных подстанциях. Проверка то­коведущих частей по нагреву и потери напряжения для расчета колебаний на­пряжений, для правильного выбора защитных устройств и компенсирующих устройств. Для вычисления расчетных нагрузок в узлах электрической сети до 1000 В необходимо определить следующие величины :

а) суммарные, номинальные активные и реактивные мощности силовых электро приемников по отдельным группам

б) групповые коэффициенты использования и суммарные средние силовые на­грузки (активные и реактивные) за наиболее загруженную смену

в) эффективное число электро приемников nэ, коэффициет максимума Кm, мак­симальную активную мощность Рм, реактивную Qn и полную Sn мощности по отдельным группам

г) расчетную мошность осветительных нагрузок

д) максимальные значения Pм, реактивной Qм, полной Sм мощности по всей подстанции, где n - число электрических приемников.

Групповая номинальная реактивная мощность Qн - сумма номинальных реактивных мощностей, группы электрических приемников, приведенных к ПВ=1.

n

Qн=åqн

1

При определении электрических нагрузок групп электрических приемников расчетной величиной является средняя мощность наиболее нагруженной смены.

Средняя активная или реактивная мощность за наиболее загруженную смену определяется по расходу электрической энергии. Согласно ПУЭ за рас­четную активную мощность принята мощность получаемого минимума, кото­рый является расчетной величиной для выбора всех элементов электро снабже­ния по нагреву проводников, трансформаторов и аппаратуры. Расчетная актив­ная мощность Рр соответствует такой длительной неизменной нагрузки током Iр, которая эквивалентна ожидаемой изменяемой нагрузки по наиболее тяже­лому тепловому действию, максимальной температуре или тепловому износу кабеля , либо трансформатора.

2.2. Основные параметры для расчета эл. нагрузок

Основной параметр для расчета нагрузок при проектировании новых устано­вок - коэффициент использования, величина которого зависит от режима экс­плуатации всей установки. Коэффициентом использования за наиболее загру­женную смену одного электро приемника Ки или группы электрических прием­ников - называется отношении средней активной мощности одного электриче­ского приемника (или группы) к номинальной

Ки= Рср / Рном

nn

Ки=å Ки Рном / å Рном

1 1

где n - число подгрупп электро приемников, входящих в одну группу

Рср - средняя мощность подгруппы за наиболее нагруженную смену в кВт

Коэффициент максимума активной мощности (Км) - это отношение рас­четного максимума активной мощности к её среднему значению за наиболее за­груженную смену

Км= Рм / Рср

Коэффициентом спроса по активной мощности (Кс) называется отноше­ние расчетной активной мощности группы электро приемников к номинальной мощности этой группы

Кс= Рм / Рном = Ки Км

2.3. Расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

Указания по проектированию электро снабжения промышленных пред­приятий рекомендует определение нагрузок для расчета цеховых цепей и вы­боре трансформатора методом коэффициента использования и максимума. Рас­четные коэффициенты Ки и Км получены в результате упорядочения диаграмм нагрузки по данным обследования ряда отраслей промышленности. Расчетные нагрузки (получасовые максимумы активной нагрузки) на всех ступенях рас­пределительных и питающих сетей, включая трансформаторы и преобразова­тели определяются по формуле :

Рм= Км Рср = Км Ки Рном

где Рср - средняя мощность электро приемников за наиболее загруженную смену

Рном - суммарная номинальная активная мощность рабочих приемников в [кВТ]

Ки - групповой коэффициент использования активной мощности

Км - определяется по таблице [ 2.13. ] , в зависимости от величины группового коэффициента использования и эффективного числа группы электро приемни­ков.

Эффективным числом группы электро приемников nэ называют число, одно­родное по режиму работы электро приемников одинаковой мощности, которая обуславливает ту же величину расчетного максимума нагрузки, что и группы различные по мощности и режиму работы электро приемников

n

nэ= 2 åРном / Рном макс

1

В группе из пяти и более электро приемников эффективное число допус­кается считать равным тактическому значению m , при величине отношения

m= Рном макс / Рном мин £ 3

где Рном макс и Рном мин - номинальныеактивные мощности наибольшего и наименьшего электро приемников в группе

В группе с m>3 и Ки³0.2 nэ рекомендуется определять по формуле

n

nэ= 2åРном / Рном макс

1

где åРном - суммарная номинальная мощность всех электро приемников в группе [кВт]

Рном макс - наибольший по мощности электро приемник данной группы[кВт]

2.4.Определение суммарных и предельных нагрузокпо каждой группе электро приемников

Разделим электро приемники с постоянным и переменным графиком нагрузки.

С переменным графиком нагрузки

Мостовой кран

Рном9= РпаспÖПВ

где Рпасп - активная паспортная мощность

ПВ - паспортная продолжительность включения

Рном9= 42.6Ö0.25 =21.3 [кВТ]

Рном9= 21.3 [Квт]

Рном9 - номинальная активная мощность электро приемника

Ки - паспортный коэффициент использования

Рср9=Ки(n Рном9)

Рср9=0.2 (1× 21.3)= 4.26 [кВт]

Рср9=4.26 [кВт]

Qср9= Рср9 ×tgj

где Рср9 - средняя активная мощность мостового крана

Qср9= 4.26 × 1.07= 4.56 [квар]

Qср9= 4.56 [квар]

Сварочный трансформатор

Рном11= РпаспÖПВ= Sпасп ×cosj×n ×ÖПВ

Рном11=36×0.4×2×Ö40= 182.14 [кВт]

Рном11= 182.14 [кВт]

Рср11= Ки × (n× Рном11)

Рср11= 0.2 × 182.14 = 36.43 [кВт]

Рср11=36.43 [кВт]

Qср11=Рср11×tgj

Qср11=36.43 × 2.2= 80.1 [квар]

Qср11=80.1 [квар]

Подсчитаем итоговые данные по приемникам с переменным графиком нагрузки

n=1+2=3

n

åРном= Рном9+Рном11

1

Рном - номинальная активная мощность подгрупп электро приемников входящих в данную группу

n

åРном= 21.3 + 182.14=203.44 [кВт]

1

n

åРср= Рср9+Рср11

1

где Рср - средняя активная мощность подгруппы электро приемников входящих в данную группу

n

åРср= 4.26 + 36.43=4069 [кВт]

1

n

åQср= Qср9+Qср11

1

где Qср - средняя реактивная мощность подгрупп электро приемников

n

åQср= 4.56 + 80.1=84.66 [квар]

1

Ки.с.= åРср / åРном

Ки.с.= 40.69 / 203.44 = 0.2

Определим отношение Рном наибольшего электро приемника к Рном наименьшему электро приемнику

m= Рном макс / Рном мин

m=42.6 / 9.1= 4.68

m=4.68

В соответствии с практикой проектировании установлено, что при m>3 и Ки³0.2 эффективное число приемников принято считать по формуле

n

nэ= 2åРном / Рном макс

1

nэ= 2×112.37 / 91.07

nэ= 9.5

По графику 2.15.[1] находим коэффициенты максимальной активной мощности: Кмax=1.84

Максимальная активная нагрузка

n

Рмах= Кмах ×åРср

1

Рмах= 1.84×40.69=74.86 [кВт]

Рмах=74.86 [кВт]

Максимальная реактивная нагрузка определяется в соответствии со следующими параметрами , при nэ £10

n

Qмах= åQср

1

где Qср - средняя реактивная мощность электро приемников входящих в данную группу

Qмах=84.66 [квар]

С постоянным графиком нагрузки

Для них Рном=Рпасп

Токарные станки

Рном1= n× Рпасп

где n - количество станков

Рном1= 20×5.2= 104 [кВт]

Рном1=104[кВт]

Рср1= Ки×Рном1

Рср1= 0.2×104=20.8 [кВт]

Qср1=Рср1×tgj

Qср1=20.8×1.15= 23.92 [квар]

Qср1=23.92[квар]

Фрезерные станки

Рном2= n×Рпасп

Рном2=12×7.2=86.4 [кВт]

Рном2=86.4 [кВт]

Рср2=Ки×Рном2

Рср2=0.2 × 86.4= 17.28 [кВт]

Рср2=17.28 [кВт]

Qср2=Рср2 ×tgj

Qср2=17.28 × 1.15= 19.872 [квар]

Qср2=19/872 [квар]

Станки плоскошлифовальные

Рном3= n× Рпасп

Рном3= 3 × 8.3 = 24.9 [кВт]

Рном3= 24.9 [кВт]

Рср3= Ки × Рном3

Рср3= 0.14 × 24.9 = 3.486 [кВт]

Рср3= 3.486 [кВт]

Qср3=Рср3 ×tgj

Qср3=3.486 × 1.15= 4.009 [квар]

Qср3=4.009 [квар]

Кругло шлифовальные станки

Рном4= n× Рпасп

Рном4=2 × 12.2 =24.4 [кВт]

Рном4=24.4 [кВт]

Рср4= Ки × Рном4

Рср4=0.14 × 24.4 =3.416 [кВт]

Рср4=3.416 [кВт]

Qср4= Рср4 ×tgj

Qср4=3.416 × 1.15 = 3.93 [квар]

Qср4=3.93 [квар]

Станки сверлильные

Рном5= n× Рпасп

Рном5=2 × 2.2=4.4 [кВт]

Рном5=4.4 [кВт]

Рср5= Ки × Рном5

Рср5=0.12 × 4.4 = 0.528 [кВт]

Рср5=0.528 [кВт]

Qср5= Рср5×tgj

Qср5=0.528 × 1.15 = 0.607 [квар]

Qср5=0.607 [квар]

Станки заточные

Рном6= n× Рпасп

Рном6=1 × 1.3 = 1.3 [кВт]

Рном6=1.3 [кВт]

Рср6= Ки × Рном6

Рср6=0.12 × 1.3 = 0.156 [кВт]

Рср6=0.156 [кВт]

Qср6= Рср6×tgj

Qср6=0.156 × 1.15 = 0.179 [квар]

Qср6=0.179 [квар]

Насосы

Рном7= n× Рпасп

Рном7=4 × 35 = 140 [кВт]

Рном7=140 [кВт]

Рср7= Ки × Рном7

Рср7=0.7 × 140 = 98 [кВт]

Рср7=98 [кВт]

Qср7= Рср7×tgj

Qср7=98 × 0.75 = 73.5 [квар]

Qср7=73.5 [квар]

Вентиляторы

Рном8= n× Рпасп

Рном8=3 × 25 = 75 [кВт]

Рном8=75 [кВт]

Рср8= Ки × Рном8

Рср8=0.8 × 75 = 60 [кВт]

Рср8=60 [кВт]

Qср8= Рср8×tgj

Qср8=60 × 0.75 = 45 [квар]

Qср8=45 [квар]

Электропечи

Рном10= n× Рпасп

Рном10=2 × 40 = 80 [кВт]

Рном10=80 [кВт]

Рср10= Ки × Рном10

Рср10=0.7 × 80 = 56 [кВт]

Рср10=56 [кВт]

Qср10= Рср10×tgj

Qср10=56 × 0 = 0 [квар]

Qср10=0 [квар]

Итоговые данные по электро приемникам с постоянным графиком нагрузки

n

åРном = Рном1 + … Рном8+ Рном10

1

n

åРном=104+86.4+24.9+24.4+4.4+1.3+140+75+80=540.4 [кВт]

1

n

åРср= Рср1+…+Рср8+Рср10

1

åРср=20.8+17.28+3.486+3.416+0.528+0.156+98+60+56=218.06 [кВт]

n

åQcр= Qср1+…+Qср8+Qср10

1

åQcр=23.92+19.872+4.009+3.93+0.607+0.179+73.5+45+0=171.01 [квар]

для приемников с постоянным графиком нагрузки

n

Кмакс=1 - Рмакс=åРср=218.06 [кВт]

1

n

Qмакс=åQср=171.01 [квар]

1

2.5. Выбор компенсирующих устройств и выбор мощности трансформатора

Средняя мощность все потребителей

n

Рср=åРср = Рср1+Рср2+…+Рср11

1

n

Рср=åРср = 218.06+40.69 = 258.75 [кВт]

1

Рср= 258.75 [кВт]

n

Qср=åQср = Qср1+Qср2+…+Qср11

1

n

Qср=åQср=171.01+84.66 = 255.67 [квар]

1

Qср= 255.67[квар]

2 2

S=ÖРср + Qср

где Рср и Qср - средняя активная и реактивная мощности для всех потребителей

2 2

Sср=Ö258.75 + 255.67 = 363.75[кВА]

Sср=363.75 [кВА]

Определяем максимальные мощности всех электро потребителей

Рмакс=Рмакс1 + Рмакс2

где Рмакс1 и Рмакс2 - активные мощности потребителей с постоянным и переменным графиком нагрузки

Рмакс=218.06 + 74.86 = 292.92 [кВт]

Рмакс= 292.92[кВт]

Qмакс=Qмакс1 + Qмакс2

где Qмакс1 и Qмакс2 - реактивная мощность потребителей с постоянным и переменным графиком нагрузки

Qмакс=171.01 + 84.66 = 255.67 [квар]

Qмакс= 255.67 [квар]

2 2

Sмакс= ÖРмакс + Qмакс

Sмакс= Ö 85790.4+65367.1=388.7

Sмакс= 388.7 [кВА]

Определяем cosjпо формуле

cosj = Рмакс / Sмакс

где Рмакс - активная максимальная мощность всех потребителей

Sмакс - полная максимальная мощность

cosj = 292.92 / 388.7 = 0.753

Так как cosj слишком мал , то требуется компенсация с помощью батарей статических конденсаторов мощностью Qс= 220 [квар]

Определяем максимальную реактивную мощность с учётом статических конденсаторов

Q'макс = Qмакс - Qс

где Qс - мощность статических конденсаторов

Q'макс = 255.67 - 220 = 35.67[квар]

Q'макс = 35.67[квар]

Уточним значение S'макс

2 2

S'макс=Ö Рмакс + Q'макс

2 2

S'макс=Ö292.9 + 35.67 = 295.06[кВА]

S'макс= 302.872 [кВА]

Подсчитаем значение cosj с учетом применения компенсирующий устройств

соsj = Рмакс / S'макс

где Рмакс - активная максимальная мощность всех потребителей

S'макс - полная максимальная мощность всех потребителей с учетом статических конденсаторов.

cosj = 292.9 / 295.06= 0.99

cosj = 0.99

Cхема подключения батарей конденсаторов

~ 380 В

Р

П


где П - предохранитель ,

Р - трех фазный рубильник

Выбираем мощность трансформатора (приложение 12)

Sтр ³S'макс

Sтр = 295.06 [кВА]

Sном.тр. = Sмакс / b

Sном.тр. = 295.06 / 0.75 = 393.41 [кВА]

Sном.тр. = 393.41 [кВА]

Возьмем один трансформатор типа ТС3-400

80х50 ; ШРА4-630-32 IУ3

2.6. Расчет заземления

Определяем число электродов заземления подстанции 604 [кВ] на стороне с напряжением 6 [кВ]

Нейтраль изолирована на стороне 0.4 [кВ] , наглухо заземлена .Заземление общей протяженностью воздушной линии lвл=0 км , кабельной линии lкаб=5 км

4

y2 = 1.5 , Ãизм.= 0.6 × 10 [Ом]

Решение :

Ток однофазного заземления на землю в сети 6 [кВт]

Iз = U ( 35 lкаб + lв) / 350

где U - напряжение питающей сети

lкаб - длина кабеля

lв - длина воздушной линии

Сопротивление заземляющего устройства для сети 6 [кВт]

R = Uз / Iз

где Uз - заземляющее напряжение

Iз - ток однофазного заземления на землю

Rз = 125 /3 = 41.7 [Ом]

Rз = 41.7 [Ом]

Сопротивление заземления для сети 0.4 [кВт] с глухо заземленной нейтралью должно быть не более 4 [Ом]

Расчетное удельное сопротивление группы равняется

гр = y2×Ãизм.

4 3

Ãгр = 1.5 × 0.6× 10 = 9 × 10 [Ом × м]

3

Ãгр = 9 × 10 [Ом × м]

Выбираем в качестве заземлителей прутковое заземление длиной l = 5м

Сопротивление одиночного пруткового электрода равно

Rо.пр. = 0.00227 × 9000 = 20.43 [Ом]

Rо.пр. = 20.43 [Ом]

Применяемые заземлители размещаются в ряд с расстоянием между ними а=6м

Коэффициент экранирования h=0.8 при а>1 , R=4 [Ом]

n = Rо.пр. / hRэ

где Rо.пр. - сопротивление одиночного пруткового электрода

Rэ - сопротивление взятое из правил установки электро оборудования

n = 20.43 / 0.8 × 4 = 6.38 , округляем в большую сторону

n = 7 [шт]

Заземление включает в себя семь прутков.

2.7. Расчет токов короткого замыкания от источников питания с неограниченной энергии

При расчете токов короткого замыкания важно правильно составить расчетную схему , т.е. определить что находиться между точкой короткого замыкания и источником питающим место короткого замыкания , а для этого необходимо рассчитать токи короткого замыкания . Предположим , что подстанция подключена к энергосистеме мощностью S = ¥ , питающее режимное сопротивление системы Хо = 0

Uн=10 кВт

К1 К2

энергосистема


кабель ТС3-400

Страницы: 1 2 3