ЭСН и ЭО цеха обработки корпусных деталей

=

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

1. ОБШАЯ ЧАСТЬ

                                                              Характеристика объекта

Цех обработки  корпусных деталей (ЦОКД) предназначен для механической и антикоррозийной  обработки изделий. Он содержит станочное  отделение, гальванический и сварочный  участки. Кроме того, имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.    

    Цех  получает ЭСН от (ГПП). По условиям  бесперебойности электроснабжение  механического цеха можно отнести  к потребителям II категории.

      Электро-приемники работают в  длительном режиме.

ЭО механического  цеха не нуждается в питании их пониженным напряжением. Рекомендуется  применять следующее напряжение: для силовой сети ─ напряжение 380 В, переменного тока, для осветительных сетей ─ напряжение 220 В, постоянного тока, промышленной частотой 50 Гц.

Перечень электрооборудования  цеха обработки корпусных деталей:

Характеристика.

      ЦОКД предназначен для обработки  металлоизделий.

На участках установлено  штатное оборудование: горизонтально-расточные  станки, агрегатно-расточные станки, продольно-фрезерные и др. В цехе предусмотрены помещения: бытовка, вентиляторная, склад, кабинет начальника цеха, и т.д. Мощность электро-приемников цеха составляет от 5,2 до 52 кВт.

ЦОКД получает электроснабжение (ЭСН) от ГПП завода по кабельной линии. По условиям бесперебойности  электроснабжение механического цеха можно отнести к потребителям II категории.    

Электро-приемники  работают в повторно-кратковременном  режиме. В качестве приводных асинхронных  двигателей применяют ЭД общего применения и единой серии 4А.

На данном промышленном предприятии имеется  электроопасное помещение: трансформаторная подстанция.

ЭО ЦОКД не нуждается  в питании их пониженным напряжением. Рекомендуется применять следующее  напряжение: для силовой сети ─ напряжение 380 В, переменного тока, для осветительных сетей ─ напряжение 220 В, постоянного тока, промышленной частотой 50 Гц.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

    3  Нагрузки 3-х фазного ПКР приходится  к длительному режиму:

    Сварочные аппараты

   Краны консольные поворотные

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Записываю таблицу  распределенного  ЭО по нагрузкам.

 Ки, cos , tg определяем из справочной литературы[5;стр.102-103]:  КПД определяем по [2 ]:

Таблица 2.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

4 Классификация помещений по взрыво-, пожаро- и электробезопасности,

Данные выбираю  по [5]:

      Таблица 3.

Так как в предприятии  большинство приёмников и оборудования относится ко 2-ой категории ЭСН, принимается 2-ая схема электроснабжения участка. Питается от собственной трансформаторной подстанции 10/04 кВ. 

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

3.  Расчет электрических нагрузок:

Таблица 4.

               Распределяю нагрузки по секциям  [5]:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Для РП1:

        Определяю показатель силовой  сборки, по [5]:

     Определяем  активную, реактивную и полную  мощности за наиболее загруженную  смену.

                       а): Сварочные аппараты

                     б) Продольно-фрезерные станки

                         в) Агрегатно-расточные станки

                                   кВт  

                                квар

г) Краны консольные поворотные

                                   кВт  

                                квар

д) Горизонтально-расточные  станки

                                   кВт  

                                квар

е) Токарно-шлифовальный станок

                                   кВт  

                                квар

     Всего  по РП1:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Произведены расчеты для РП1, точно  таким же образом для РП2 и для  РП2 рассчитываются: показатели силовых  сборок; активные, реактивные и полные мощности за наиболее загруженную смену.

Определяю Киср, cos , tg  наиболее загруженной смены для РП1:

Определяется  эффективное число ЭП для РП1, по [5]:

                         =f(12;>3;0,2;пререм.)

               nэ=2ƩPн/Pн.нб=286,5×2/40=14,325 кВт

Выбираем коэффициент  использования по (1.5.3)         

                                                                                                                               ;  K м=1,6

         Определяем максимальные  расчетные  нагрузки РП1:

                         PM = KM ×ƩPCM =1,6×75,34=120,54 кВт

                            квар

                   кВ*А

Для РП2 и РП3 расчет производится по таким же формулам (точнее [5]).

Определяю ток  РП1:

                            А

Для РП2:

Определяю показатель силовой сборки, по [5]:

     Определяем  активную, реактивную и полную  мощности за наиболее загруженную  смену.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

                            а): Гальванические ванны

                        б) Вентиляторы

                             в) Агрегатно-расточные станки

                                   кВт  

                                квар

г) Плоскошлифовальные станки

                                   кВт  

                                квар

д) Краны консольные поворотные

                                   кВт  

                                квар

е) Алмазно-расточные  станки

                                   кВт  

                                квар

д) Радиально-сверлильные  станки

                                   кВт  

                                квар

г) Горизонтально-расточные  станки

                                   кВт  

                                квар

     Всего  по РП2:

Определяю Киср, cos , tg  наиболее загруженной смены для РП2:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Определяется  эффективное число ЭП для РП2, по [5]:

               nэ=2ƩPн/Pн.нб=257,7×2/28=18,407 кВт

Выбираем коэффициент  использования по (1.5.3)         

                                                                                                                             ;  K м=1,36

         Определяем максимальные  расчетные нагрузки РП2:

PM = KM ×ƩPCM =1,36×81,24=110,48 кВт

                   квар

                   кВ*А

Для РП2 расчет производится по таким же формулам (точнее [5]).

Определяю ток  РП2:

                            А

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

4. Электрический расчет освещения.

     По  таблице из [4] определили значение  освещенности для каждого вида  помещения, выбрали вид источника  света и номинальную их мощность. Данные заносим в “Сводную  ведомость нагрузки освещения”.

Таблица 5.

     Зная  площадь помещений, вид источника  света, определили удельную мощность  для каждого помещения.

     А) Вентиляторы:

    Б) Сварочный участок:

    В) склад:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

     Г) Гальванический участок:

     Д) РУ:

    Е) Бытовка:

Ж) Кабинет начальника цеха :

     З) Статочное отделение:

     И) ТП:

     ЩО.

     Определяем  активную, реактивную и полную  мощности за наиболее загруженную  смену.

     и - так же находим по таблице ([4] стр. 102-103), а, зная, определяем

     А)  ЛЛ:

                                   кВт

                                  квар

                       кВ*А

     Определяем  ток ЩО:

 А

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

7.  Компенсация реактивной мощности:

Таблица 6.

     Зная, максимальные мощности на ШНН,  определяем мощность компенсирующих  устройств.

     Определяем  и

     Определяем  расчётную мощность компенсирующих  устройств.

     Принимаем  , тогда

     По  таблице ( [1]6.1стр.130) выбираем компенсирующее  устройство УК–0,38–50  

 Определяется  фактическое значение, и после компенсации реактивной мощности:

        4. Сводная ведомость нагрузок

Таблица 7.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

     Находим  после компенсации реактивной мощности.

    Определяется  расчётная мощность трансформатора  с учётом потерь.

Всего на ВН с  КУ:

                              Рм=231,02+4,201=235,221 кВт

                                   Qм=61,63+23,91=85,54 квар

                                    Sм=239,1+4,201=243,301 кВ*А

Sр=0,7×Sвн=0,7×243,301=244,001кВ*А

Выбирается трансформатор  типа ТСЗ-250/10-10-66 по [5]:

Sном=250кВ*А

                                                    Uвн=10кВ

                                                    Uнн=0,23кВ

                                                    Потери

                                                    х.х.=1,05

                                                    КЗ=3,7

                                                    Uк.з.,%=4,5

                                                    Iх.х.%ном=2,3

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

8.  Расчёт и обоснование выбора  питающих и распределительных  сетей напряжением до 1 кВ, защита  их от токов перегрузки и  токов к.з.

а) Выбираю автоматический выключатель для линии от трансформатора к ШНН:

Выбираю автомат  типа ВА 51-37: Iн=400А, Iн.р=400А.

б)Для РП1 выбираю  аппарат защиты по ([4] табл. П2.3,стр.95)

      А

     Выбираем  предохранитель 

      А

      А

     Выбираю  автомат ВА51-29; технические данные: А, А,

      Ко=2.

Для РП2 и аппараты защиты выбираются таким же образом.

      А

     Выбираем  предохранитель 

      А

      А

в) Выбираю вводной  автомат для ЩО:

                           А

Технические данные автомата:  А, А.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

                  9.  Выбор предохранителей:

  Сварочные аппараты:

Iвст=Iпуск/2,5=31,6 А

 Выбираем предохранители марки ПР-60 (35А)

      Продольно-фрезерные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=20 А

Выбираем предохранители марки ПР-60 (25А)

      Агрегатно-расточные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=8,5 А

Выбираем предохранители марки НПН-15 (10А)

       Краны консольные поворотные:

Iвст=Iпуск/2,5=3,9 А

Выбираем предохранители марки Ц-14 (4А)

       Горизонтально-расточные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=6,3 А

Выбираем предохранители марки ПР-15 (10А)

       Токарно-шлифовальный станок:

Iвст=Iпуск/2,5=6,6 А

Выбираем предохранители марки ПР-15 (10А)

       Вентиляторы:

Iвст=Iпуск/2,5=6,08 А

Выбираем предохранители марки ПР-15 (10А)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

       Плоскошлифовальные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=7,3 А

Выбираем предохранители марки ПР-15 (10А)

        Радиально-сверлильные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=3,1 А

Выбираем предохранители марки Ц-14 (4А)

        Алмазно-расточные станки:

Iвст=Iпуск/2,5=3,6 А

Выбираем предохранители марки Ц-14 (4А)

        Гальванические ванны:

Iвст=Iпуск/2,5=17,03 А

Выбираем предохранители марки ПР-60 (25А)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Расчёт питающей линии

Рассчитываем  питающие кабели к секциям РП1 и  РП2 по допустимому току:

Так как ток  секции РП1 равен 263,9 А, то для секции применяем питающий кабель марки 

Так как ток  секции РП2 равен 186,3 А, то для секции применяем питающий кабель марки 

Определяем марки  питающих проводов аппаратов:

Сварочные аппараты:

Iр=79А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 35

Продольно-фрезерные  станки:

Iр=50 А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 16

Агрегатно-расточные  станки:

Iр=21,25 А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 4

Краны консольные поворотные:

Iр=9,75 А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Горизонтально-расточные  станки:

Iр=15,75 А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Токарно-шлифовальный станок:

Iр=16,5 А, марка провода АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Вентиляторы:

Iр=15,2 А, провод марки АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Плоскошлифовальные  станки:

Iр=18,25А, промвод марки АПРТО 3-х жильный, сечением 4

Радиально-сверлильные  станки:

Iр=7,75 А, провод марки АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Алмазно-расточные  станки:

Iр=9 А, провод марки АПРТО 3-х жильный, сечением 2,5

Гальванические  ванны:

Iр=42,57 А, провод марки АПРТО 3-х жильный, сечением 16

Все провода прокладываются в одной трубе, за исключением  силовых кабелей.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

10.  Расчет токов короткого замыкания:

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или  преднамеренное, не предусмотренное  нормальным режимом работы, электрическое  соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при  котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима (ГОСТ 26522–85).

В системе трехфазного  переменного тока могут быть замыкания  между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя фазами – двухфазные КЗ

Возможно двойное  замыкание на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки в системах с незаземленными или  резонансно-заземленными нейтралями.

Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции – проколы  и разрушение кабелей при земляных работах; поломка фарфоровых изоляторов; падение опор воздушных линий; старение, т. е. износ, изоляции, приводящее постепенно к ухудшению электрических свойств изоляции; увлажнение изоляции; перекрытие между фазами вследствие атмосферных перенапряжений.

Некоторые КЗ являются устойчивыми, условия возникновения  их сохраняются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата, т. е. после снятия напряжения с электроустановки. К ним относятся КЗ вследствие механических повреждений, старения и увлажнения изоляции.

Условия возникновения  неустойчивых КЗ самоликвидируются  во время бестоковой паузы коммутационного  аппарата.

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в  распределительных устройствах, в  кабельных сетях и других элементах  энергоснабжения.

Ток КЗ зависит  от мощности генерирующего источника, напряжения и сопротивления короткозамкнутой цепи. В мощных энергосистемах токи КЗ достигают нескольких десятков тысяч  ампер, поэтому последствия таких  ненормальных режимов оказывают  существенное влияние на работал  электрической установки.

Для уменьшения последствий  коротких замыканий необходимо как  можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением  быстродействующих выключателей и  релейной защиты с минимальной выдержкой  времени. Немаловажную роль играют автоматическое регулирование и форсировка возбуждения  генераторов, позволяющие поддерживать напряжение в аварийном режиме на необходимом уровне. Все электрические  аппараты и токоведущие части  электрических установок должны быть выбраны таким образом, чтобы  исключалось их разрушение при прохождении  по ним наибольших возможных токов  КЗ, в связи, с чем возникает  необходимость расчета этих величин.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Рисунок 2.2 Расчетная  схема Рисунок 2.3 Схема замещения

1 Определяем сопротивления  элементов электрической цепи. Принимаем  S_б=100 мВА.

Изм

Лист

№ докум

Подп

лист

1.1.          

2.2 Кабельные линии

2.3 Трансформаторы

2. Определяем  токов КЗ в данном участке  К₁:

А

Изм

Лист

№ докум

Подп

лист

2.2 В точке К₂

;   

R_ТА=0,8 мОм    Х_ТА=1,2 мОм  

R_Т=28,4 мОм            Х_Т=53,7 мОм

R_М=1,35 мОм            Х_М=0,95 мОм   

R_а=0,40 мОм   Х_а=0,5 мОм   

; , I_э=400 А.

Выбираем автомат  ВА51–35     

2.3 Сумма сопротивлений  питающей линии:

2.4 Находим полное  сопротивление

Изм

Лист

№ докум

Подп

лист

2.5 Определяем ток короткого замыкания:

3 Определяем ударные  токи в заданных точках

К_у=1,8

К_у=1,2;

4 Мощность короткого  замыкания

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Расчёт заземляющего устройства

Защитное заземление – заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Зона растекания – область земли, в пределах (зоны растекания) который возникает заметный градиент потенциала при стекание тока с заземлителя.

Изолированная нейтраль – нейтраль, трансформатора или  гениратора, не присоединенная к заземлению устройству или присоединенная к  нему через приборы сигнализации и других устройства, имеющие большое  сопротивление.

Искусственное заземление – заземлитель, специально выполненный  для цепей заземления.

Нулевой рабочий  проводник в электроустановках  до 1000 В проводник, использующий для  питания электроприемников или  глухозаземленными выводами источников однофазного или постоянного  тока. В указанных электроустановках  нулевой рабочий провод может  выполнять функции нулевого защитного  проводника.

Рабочее заземление сети – соединение с землей некоторых  точек сети со следующей целью: снижение уровня изоляции элементов электроустановки, эффективная защита сети разрядниками от атмосферных перенапряжений, снижение коммутационных перенапряжений, упрощение  релейной защиты от однофазных коротких замыканий, возможность удержания  поврежденной линии в работе.

В качестве искусственных заземлителей применяют вертикально забитые в землю отрезки угловой стали длиной 2,5–3 м и горизонтально проложенные круглые и прямоугольные стальные полосы, которые служат для связи вертикальных заземлителей. Использование стальных труб не рекомендуется.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

В качестве естественных заземлителей используют: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, соединенные в стыках газо- или электросваркой; трубы артезианских скважин, стальная броня силовых кабелей, проложенных в земле, при числе их не менее двух; металличекие конструкции и фундаменты зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей; различного рода трубопроводы, проложенные под землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Электроустановки  переменного тока напряжением до 1000 В допускаются к применению как с глухозаземленной, так и  с изолированной нейтралью, а  – тока – с глухозаземленной или изолированной средней точкой. В четырехпроводных сетях трехфазного  тока и трехпроводных сетях –  тока обязательное глухое заземление нейтрали или средней точки.

В электрических  установках напряжением до 1000 В, с  изолированной от земли нейтралью, используемой для заземления электрического оборудования, сопротивление заземляющего устройства не должно быть более 4 Ома.

В электрических  установках напряжением до 1000 В. с  глухозаземленной нейтралью сопротивление  заземляющего устройства, к которым  присоединяются нейтрали генераторов  или трансформаторов, должно быть не более 2, 4, 8 Ом.

Отклонение электрических  установок при однофазных замыканиях на землю может осуществляться при  помощи защитного отключения, которое  выполняется в дополнение к заземлению или занулению.

Если невозможно выполнить заземление, или зануление, и обеспечить защитное отключение электрической  установки, то допускается обслуживание электрического оборудования с изолирующих  площадок. При этом должна быть исключена  возможность одновременного прикосновения  к незаземленным частям электрического оборудования и частям зданий или  оборудованию имеющем соединение с  землей.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Расчет зазаемляющего устройства:

     км;

     ТП-10/0,4 кВ;

      Ом∙м (супесь);

     t=0,5м;

      А×В=48×30м

      климатический район- III;

      вид ЗУ - рядное

      вертикальный электрод- круглая  сталь d=15 мм, L=5м;

       горизонтальный электрод- стальная  полоса 4х40 мм;

      Определим расчётное сопротивление  одного вертикального электрода 

 Ом

     По  таблицам 1.13.2.[2]  “Коэффициенты сезонности”  и “Удельное сопротивление грунта”  определили.

     Определим  расчетное сопротивление совмещенных  ЗУ подстанции.

     Ом; для сети НН, по табл.[5, 1.13.1,стр.9]:

Но допустимое при данном грунте определяется:

Ом ;

 Ом применяем для расчёта.

     Определим  расчетное количество вертикальных  электродов:

• Без учета экранирования

     Принимаем  Ом

• С учетом экранирования

     Принимаем 

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

     По таблице “Значение коэффициентов  использования электродов”1.13.5[2] определяем 

     Размещаем  ЗУ на плане. Так как выбрано  , то м.

     Минимальное  расстояние от объекта – 1 м.

При прямой прокладке:

     Определяются  уточненные значения сопротивлений  вертикальных и горизонтальных  электродов.

b=1,1×4=4,4 мм

ЗУ ТП-10/0,4 состоит  из 25 вертикальных электродов м, d=15мм; м, 4х40мм;

Ом.

ЗУ эффективно!!!

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Заключение.

    В данном  курсовом проекте были созданы  системы электроснабжения для  обеспечения питания приемников  электроэнергии: электродвигатели  различных механизмов, аппараты  для электрической сварки, осветительные  установки и др.

   При проектировании  автоматизированного цеха рассчитывались, рассматривались и проверялись  требования к бесперебойности  питания, число, мощность и  напряжение источников питания,  принятое напряжение сетей, значения  токов короткого замыкания, выбор  заземляющих устройств  конструктивные  особенности и технико-экономические  характеристики электротехнического  оборудования.

Напряжение сети, число, мощность и расположение распределительных  и трансформаторных подстанций выбирались на основе технико-экономических расчетов.

    Также  при составлении курсового проекта  были составлены: принципиальна  однолинейная электрическая схема  электроснабжения    электрооборудования  автоматизированного цеха;

План расположения и электроснабжения электрооборудования  цеха.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

Список используемой литературы

1. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М., Высшая школа, 1990.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. М., Энергоатомиздат, 1989.

3. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. М, Форум Инфра-М, 2004.

4. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок – М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов – М.: Издательство «Мастерство»; Высшая школа, 2001.

6. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Дорошев К.И., Комплектные распределительные устройства 6–35 кВ. - М.: Энергоиздат, 1982.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист

12 Обоснование выбора электрооборудования  и проверка его на

действие  токов короткого замыкания

Согласно по токам  короткого замыкания аппараты проверяют

-На надёжность  срабатывания

SF:   I_K1⁽³⁾ ≥3x I_н.р

2000_.≥3x656,53=1969,58 А

-На отключающую  способность

SF:  Iоткл.⁽³⁾ ≥ x I_кл

3000≥1,41х2000=2820 А

Условия выполнены.

10. Расчёт  и обоснование питающих и распределительных  сетей высокого напряжения

Определим расчётное  сечение провода

- экономическая плотность тока, =1,2.

          S_ЭК= =202,750 мм² 

Принимаем ближайшее  сечение кабеля по стандарту.

Принимаем к прокладке  кабель: АСГ  S=210.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

Лист