Электроснабжение механосборочного цеха

5 Электроснабжение цеха

Электроснабжение промышленных предприятий, представляет собой совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения электроэнергией промышленных потребителей. Они оказывают значительное влияние на работу разнообразных электроприёмников и, в конечном счёте, на производственный процесс в целом.

При проектировании электроснабжения в качестве исходной информации используются: описания технологического процесса; данные по составу и характеру электрических нагрузок и электроприёмников; сведения о пожаро- и взрывоопасности производства; данные по силовому оборудованию, электроприводу и освещению; сведения об источниках питания; условиям окружающей среды[11].

 

5.1 Выбор схемы электроснабжения объекта

 

В современных промышленных электроустановках используются магистральная, радиальная и комбинированная схемы распределения электроэнергии.

Под радиальной схемой понимается такой способ распределения энергии, при котором каждая отдельная нагрузка или сосредоточенная группа нагрузок питается отдельной линией от подстанции или РП. Радиальные схемы обеспечивают относительно высокую надежность питания (повреждение одной линии не вызывает перерыв электроснабжения по другой); в них легко могут быть применены элементы автоматики и защиты.

Достоинства радиальных схем: максимальная простота, аварийное отключение линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостатки радиальных схем таковы: повышенный расход проводов и кабелей; большое количество защитных и коммутационных аппаратов; необходимость в дополнительных площадях для размещения щитов, распределительных шкафов; трудности в перемещении технологического оборудования; невозможность применения комплектных  шинопроводов.

Под радиальной схемой понимается такой способ распределения энергии, при котором каждая отдельная нагрузка или сосредоточенная группа нагрузок питается отдельной линией от подстанции или РП. Радиальные схемы обеспечивают относительно высокую надежность питания (повреждение одной линии не вызывает перерыв электроснабжения по другой); в них легко могут быть применены элементы автоматики и защиты.

Достоинства радиальных схем: максимальная простота, аварийное отключение линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостатки радиальных схем таковы: повышенный расход проводов и кабелей; большое количество защитных и коммутационных аппаратов;

необходимость в дополнительных площадях для размещения щитов, распределительных шкафов; трудности в перемещении технологического оборудования; невозможность применения комплектных  шинопроводов

При магистральной схеме электроснабжения одна линия (магистраль) обслуживает несколько распределительных пунктов или электроприемников, присоединенных к ней в различных ее точках. Магистральные схемы находят наибольшее применение при равномерном распределении нагрузок по площади помещения.

 Магистральная сеть выполняется по так называемой схеме «блок трансформатор-магистраль» (БТМ). В этом случае на ТП распределительный щит отсутствует, магистраль запитывается через автоматический выключатель или рубильник.

Достоинства: экономия проводникового материала, на распределительном пункте  устанавливается меньшее количество выключателей. Магистральные схемы позволяют применять комплектные шинопроводы, обеспечивающие скоростной монтаж сети. Как правило, в магистральных сетях меньше, чем в радиальных,  потери напряжения и мощности. Кроме того, магистральная схема характеризуется большей гибкостью, дающей возможность перемещать технологическое оборудование без существенной переделки электрической сети.

Недостатки магистральных схем: а) несколько пониженная по сравнению с радиальными надежность электроснабжения, так как при повреждении магистрали все ее электроприемники теряют питание. Однако у современных магистральных шинопроводов надежность весьма высокая; б) в магистральных сетях в сравнении с радиальными,  большие токи короткого замыкания; в) более сложное  согласование защит [2].

Поскольку магистральная схема применяется для  питания электроприёмников, не нуждающихся в централизованном или сблокированном режиме работы и расположенном в одном направлении от пункта питания в отличии от радиальной предпочтение отдаем схеме  «Трансформатор-магистраль».

В качестве магистральной линии выбирается магистральный шинопровод серии ШМА, к нему через коммутационные аппараты подключаются распределительные пункты, шинные сборки.

 

5.2 Расчёт электрических  нагрузок цеха (ЭВМ)

 

На ЭВМ вычислительного центра колледжа рассчитаем электрическую нагрузку силовой сети, по итогам расчета потребляемой мощности выберем необходимое число и мощность трансформаторов для установки их на КТП.

 

 

5.3 Выбор числа и мощности трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

 

Выбор мощности трансформаторов осуществляется на основе технико-экономических расчётов, исходя из полной расчётной нагрузки объекта, удельной плотности нагрузки, затрат на питающую сеть до 1 кВт. Число трансформаторов выбираем по степени бесперебойности электроприёмников, поэтому для этого цеха достаточно одного трансформатора

Выбор цеховых ТП осуществляется исходя из расчетной мощности трансформатора SP,кВт, которая определяется по выражению

 

                                   

,                                                              (5.1)

  где    - активная расчетная мощность трансформатора, Вт;

-  количество трансформаторов  в цехе, шт;

- коэффициент загрузки  трансформатора.

 

                                 

По [6] выбираем трансформатор стандартной мощности, ближайшей  к расчетной и выписываем его номинальные данные.  

 

ТМЗ-630/10 Sном=630кВА; Рхх=1,31кВт; Ркз=7,6 кВт; Uкз=5,5%; Uхх=1,8%.

 

       Исходя  из номинальной мощности трансформатора  по [6] выбираем тип комплектной  трансформаторной подстанции, технические  данные которой заносим в таблицу 4.3.

 

Таблица 5.1 - Технические данные КТП-10кВ общепромышленного назначения      

Тип	Мощность трансформатора, кВА	Тип трансформатора	Комплектующее оборудование
			Шкафы ВН	Шкафы НН
КТП 630/10	630	ТМЗ-630/10	ШВ-3	13ШН-0,66

Определяем минимальное число трансформаторов необходимое для питания расчётной активной нагрузки, по выражению

                                    ,                                                    (5.2)

где  Рр.н - расчётная активная нагрузка до 1 кВ в данной группе трансформаторов;

- коэффициент загрузки  трансформаторов, определяемый в  зависимости от категории электроприёмников по надёжности электроснабжения;

 Sт -  номинальная мощность трансформаторов, принимаемая в зависимости от удельной плотности нагрузки

                               ,

Определяем наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1 кВ при принятом коэффициенте загрузки трансформаторов, определяется по выражению                               

                                                    (5.3)

                      

Суммарная мощность БНК определяется по формул

                                                         (5.4)

 где  Qр.н - расчётная реактивная нагрузка до 1 кВ в данной группе трансформаторов;

  Если Qр.н < 0, то следует принять Qр.н =0.         

Так как условие (4.4) не выполняется, то определяем мощность БНК, приходящиеся на трансформатор по формуле:

                                                                (5.5)

                                              

  По [6] принимаем ближайшую  мощность БНК QНКФ=536 квар. Тип конденсаторной установки – УКМ58-0,4-536-67У3 (67-  мощность ступени, квар).

             

Суммарная установленная мощность БНК цеха находиться по выражению:

                                                                 (5.6)

                                          

 Необходимо выбрать  провод для подключения конденсаторной  установки, сечение которого выберем по услови

                                                                       (4.7)

   где - расчетный ток конденсаторной батареи, А                                         

                                                                  (5.8)

Подключение конденсаторной батареи  производим  тремя  параллельно проложенными кабелями АВВГ 3 (5х185) с длительно допустимым током Iдд=270 А. Защита выполняется ВА 53-43 с Iном.=1000 А.

 

5.4 Расчёт питающей и  распределительной сети 0,4кВ

 

Аппараты защиты и управления должны выбираться из их устойчивой работы в нормальных и аварийных режимах сети.

По своей отключающей способности они должны соответствовать токам, возникающим в следствии перегрузок технологических механизмов и коротких замыканий в сети.

Для защиты сетей используются плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Для выбора аппаратов защиты, проводов и кабелей ведущих от электроприемников к шинопроводам и шкафам необходимо знать номинальные токи электроприемников.

Для электроприемников с электродвигателями номинальный ток равен номинальному току двигателя Iном ЭД, А, или сумме номинальных токов электродвигателей, установленных  в данную установку

Iном ЭП = Iном ЭД,                                                     (5.9)

                                                  Iном ЭП = ΣIном ЭД,                                       (5.10)

Для примера рассчитаем  номинальный ток токарно – винторезного станка 1М63.

                                                Iном ЭП = 31,62+2,07+0,24 = 33,99 А

Пиковый ток электроприемника А, равен сумме пускового тока наиболее мощного двигателя в установке и всех номинальных токов остальных электродвигателей и находится по формуле

  ,               (5.11)

где  - максимальный пусковой ток в установке, А;

   - номинальный ток двигателя, А.

Рассчитаем пиковый ток токарно – винторезного станка 1М63

А

Для нахождения пикового тока сварочного трансформатора, необходимо сначало найти полную мощность электроприёмника в повторно-кратковременном режиме Sпв, кВА по формуле:

               Sпв ,                                                  (5.12) 

где  Рном. – номинальная мощность, кВт;

        - коэффициент мощности;

         ПВ – повторно-кратковременный режим.

                                   

Находим пиковый ток по формуле 

                                    

                                       

По примеру рассчитываем токи всех электроприемников. Результаты сводятся в таблицу 3.4

  

Таблица 5.2 - Расчёт токов электрооборудования

№ на плане			Справочные данные				Расчётные данные
			Мощность двигтеля кВт	К.П.Д. %	cos φ	Крат- ность		Iном.эд, А	Iкр, А,	Iпик.А		Iном.ст.А
1		2		3	4	5		6	7		8	9
1-6		45		92,0	0,9	7,5		76,06	570,45		649,52	135,89

 

Продолжение таблицы 5.2

1		2	3	4	5	6	7	8	9
		11	87,5	0,87	7,0	19,23	134,61
		11	87,5	0,87	7,5	19,23	144,23
		11	87,5	0,87	7,5	19,23	144,23
		11	87,5	0,87	7,5	19,23	144,23
		0,25	68	0,65	5	0,58	2,9
		0,75	72	0,73	4,5	1,56	7,02
7		22	90,5	0,89	7	37,6	263,2	268,33	42,93
		1,5	81	0,85	7	2,68	18,76
		1,5	81	0,83	6,5	2,65	17,23
8;14;15; 21		3	82,0	0,83	6,0	5,49	32,94	39,96	12,51
		1,5	77	0,83	5	2,74	13,7
		1,5	77	0,83	5	2,74	13,7
		0,35	68	0,69	5	0,77	3.85
		0,35	68	0,69	5	0,77	3,85
9-11		7	87,5	0,86	7.5	12,38	92,85	122,52	42,05
		7	87,5	0,86	7.5	12,38	92,85
		4	84,0	0,84	6,0	7,24	43,44
		0,35	68	0,69	5	0,77	3,85
		0,75	72	0,73	4,5	1,56	7,02
12		3	81	0,76	6	6,0	36	37,72	7,72
		0,75	70	0,66	1,2	1,72	2,06
13		5,5	85,5	0,85	7	9,84	68,88	115,02	25,85
		1,5	77	0,83	5	2,74	13,7
		7,5	87,5	0,86	7,5	13,27	99,53
		0,55	70,5	0,7	5	1,19	5,95
16-18; 23;24		3	82,0	0,83	6,0	5,49	32,94	56,55	23,61
		3	82,0	0,83	6,0	5,49	32,94
		3	82,0	0,83	6,0	5,49	32,94
		1,5	77	0,83	5	2,74	13,7
		1,5	77	0,83	5	2,74	13,7
		2,2	80	0,83	6	4,03	24,18
		0,75	72	0,73	4,5	1,56	7,02
		0,75	72	0,73	4,5	1,56	7,02
19		11	88	0,9	7,5	18,6	139,5	36,98	28,11
		3	84,5	0,88	7	5,19	36,33