ЭСН и ЭО механического цеха тяжелого машиностроения

Пристроенные.

Отдельно стоящие.

Внутрицеховые.

Конструктивное исполнение подстанций выбирается из условий окружающей среды, с учетом распределения нагрузок и удобства обслуживания.

Резервирование потребителей осуществляется перегрузочной способностью трансформатора при наличие 2 источников и схемы внутризаводских сетей, то есть за счет особенностей присоединения  ЦТП к ГПП (10 кВ).

Для использования резервирования по сетям на стороне 10 кВ ЦТП устанавливается  распределительное устройство (КРУ  – комплектное распределительное  устройство), состоящее из выключателя, установленного на выкатной тележке  трансформаторов тока, шин, измерительных  приборов, изоляторов, устройств релейной защиты, расположенных в шкафу.

Шкаф состоит из 4 отсеков:

1.  Отсек высоковольтного выключателя.

2.  Отсек релейной защиты и измерительных приборов.

3.  Шинный отсек.

4.  Кабельных трансформаторов тока и заземляющих ножей.

Также распределительное  устройство на ГПП со стороны 10 кВ вместо ячеек КРУ может состоять из ячеек  КСО (камера стационарного одностороннего обслуживания), в которой высоковольтный выключатель устанавливается на задней стене шкафа и связан с  помощью тяги с приводом, расположенным  на внешней стенке шкафа. На внешней  стенке шкафа или на противоположной  стенке от шкафа размещают устройство релейной защиты и приборы.

Со стороны 10 кВ силового трансформатора устанавливают ЦТП (КТП) устанавливают ВНП (выключатель  нагрузки с предохранителями).

Выбор мощности трансформатора осуществляется по расчетной среднемесячной нагрузке. Так как для трансформаторов  общего назначения масленых и сухих  по ПУЭ допустимы длительные систематические  перегрузки в нормальном режиме и  длительные перегрузки в послеаварийном режиме.                                   

Виды перегрузок.

1.  Суточные – разрешается перегружать трансформаторы в час пик нагрузки, так как обладает инертностью и не успевает нагреться до критической температуры (95⁰С). За это время не происходит старение изоляции обмоток трансформатора и масла.

2.  Годовые – разрешается согласно ПУЭ перегружать трансформатор на 1 % за каждый процент недогрузки летом (перегрузка зимой), но не более 15 %. Для суточных и годовых перегрузок составляются графики нагрузок трансформатора, соответственно суточные и годовые, которые прилагаются к паспорту трансформатора для ориентации по возможным перегрузкам.

3.  Аварийная – при аварии трансформатор на несколько минут могут выдержать без старения изоляции перегрузки до 100 %. В следствии своей инертности.

4.  Послеаварийная – согласно ПУЭ для масленых трансформаторов в послеаварийном режиме допускается перегрузка на 40 % в течении 6 часов 5 суток подряд.

Требуемая мощность трансформатора определяется из выражения

S_тр-ра >S _см  /N _k загр, кВА, где

S _см , кВА –средняя нагрузка цеха за наиболее загружаемую смену,

N – число трансформаторов, 

k загр – коэффициент загрузки, принимаемый 0,7

После выбора трансформатора согласно расчетов из стандартного ряда пересчитывают коэффициент загрузки.

k загр = S _см / N ^х S_тр-ра

расчетный коэффициент загрузки должен быть для двух трансформаторной подстанции 1 категории 0,65 – 0,7, для  двух трансформаторной подстанции 2 категории 0,7 – 0,85, для одной подстанции 0,85 – 0,9.                                 

 

 

                                  

 
                                  

 Расчет освещения  

В курсовом проекте необходимо выбрать питающий силовой трансформатор  для заданного оборудования. С  учетом, что он будет питать и  освещение. Для того, чтобы рассчитать освещение.

1.  Выбирают минимальную освещенность для внутреннего или наружного освещения. В зависимости от размера объекта различения (крупный, малый), контраста объекта с фоном и отражающие свойства фона (рабочей поверхности P_п потолка, P_c стен, P_p пол).Освещенность энергии измеряется в ЛК (люкс) нормирующая освещенность в справочниках связывают с удельной плотностью нагрузки освещения или удельная мощность общего равномерного освещения W [Вт / м² ].

2.  Выбирают тип светильника и тип лампы освещения.

3.  Намечают на плане план размещения светильников.

Лампы ДРЛ и ДРИ размещают  в помещении на высоте не ниже 6 метров из-за стробоскопического эффекта (мерцания) и в цехах их располагают так, чтобы они были запитаны с разных фаз (желательно по 3 штуки).

После выбора типа ламп их расположение в рассматриваемом помещении  необходимо опробовать мощность отдельных  ламп и все осветительные установки  в целом, имея ввиду, что они однофазные электроприемники.

Существует несколько  способов, расчетов освещения: самый  простейший метод удельной мощности и самый распространенный. Для  того , чтобы найти удельную мощность из таблиц для данного светильника  и лампы необходимо знать:

·  Расстояние от светильника до освещаемого объекта (например пола);

·  Площадь помещения;

·  Норма освещенности и коэффициента отражения.

Далее рассчитывают R осветительной  установки

P _{ном о} = W х S,    Вт.

S – площадь освещения, М²

W- удельная мощность, В/м².

Если выбрана мощность лампы, можно определить количество светильников.

N = P _{ном о} / P _лампы , для ДРЛ                  

                N = P _ном  / P _лампы , для ЛЛ

Число светильников должно быть кратным числу рядов, в обратном случае их увеличивают в большую  сторону.

Если выбрали число  светильников, можно подобрать из стандартного ряда мощности для них.

Расчетную мощность освещения  определяют с учетом потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

P _р.о = P_{ном о} х k_ПРА

k_ПРА =1,1 для ДРИ и ДРЛ;

k_ПРА =1,2 для ЛЛ со стартерами;

k_ПРА =1,3-1,35  для ЛЛ бесстартерных ламп.

Для расчета освещения  здания, аварийного освещения, а так  же наружного освещения определяют с помощью коэффициента спроса равного  единице.

Разновидности схем, питающих осветительные сети.

1.  Радиальные

 

2.  Магистральные

 

3.Радиально-магистральные

 
                             

 

 
                           

 Картограмма нагрузок

Для построения рациональной системы электроснабжения (далее  СЭС) цеха или промышленного предприятия  важное значение имеет правильное размещение трансформаторных подстанций. Подстанции всех мощностей, напряжений и токов  должно быть максимально приближено к центрам подключенных к ним  нагрузок (ЦЭН), это обеспечивает наилучшие  технико-экономические показатели СЭС по расходу электроэнергии и  дефицитных полупроводниковых материалов, т.е минимум приведенных затрат. При проектировании СЭС предприятий  и цехов разрабатывается генеральный  план объекта, на котором наносятся  все производственные цеха и отдельные  крупные электроприемники, расположенные  на территории предприятия или все  электрооборудование, находящееся  в цехе. На генплане указываются  расчетные мощности цехов всего  предприятия, а на ген плане цеха наносится номинальная мощность электрооборудования. Для того, чтобы  найти более выгодный вариант  расположения понижающих подстанций и  источников питания составляют картограммы  нагрузок, представляющие собой размещенные  на ген плане площади, ограничение  кругами, которые в выбранном  масштабе соответствуют расчетным  нагрузкам цехов.

Центр каждого круга должны совпадать с центром нагрузок. ЦЭН предприятия или цеха является символическим центром потребления  электроэнергии предприятием или цехом.

Картограмма нагрузок позволяет  установить наиболее выгодное месторасположение  распределителей или цеховых  трансформаторных подстанций, и максимально  сократить протяженность распределительных  сетей.

 

Устройство и  конструктивное исполнение внутрицеховых  сетей

Для выполнения электропроводок  внутри цехов применяются изолированные  провода и кабели, а также шинопроводы. Их марка выбирается в зависимости  от условий прокладки, с учетом характеристики помещения и на основе рекомендаций литературы [3],[8] стр. 141, табл. 2. 40,[10].

Марки кабеля с бумажной пропитанной  изоляцией в обозначении последняя  буква У показывает улучшенную изоляцию, т.е повышает вязкость пропитывающего масла, т.е канифольного состава.

У проводов всегда в буквенном  обозначении присутствует буква  П.

Вторая соответственно и 3 буква П. обозначает, что провод плоский. Эти провода используют для неподвижной прокладки и  называются они установочными.

ПВГ – буква Г в марке  провода обозначает, что провод гибкий и обязательно с медными жилами. При тросовых работах и проводах передвижными механизмам применяется  специальные переносные шланговые кабели, шнуры, провода с медными многопроволочными жилами. Маркировку их нужно смотреть в каталогах, т.к. она отличается от общепринятой. Кабели внутри цехов прокладываются открыто по строительным конструкциям с жестким креплением скобами. При большом количестве кабелей прокладываемых в первом направлении предусматривают кабельные конструкции, лотки, стойки, полки, короба.

Участки сетей выполняются  кабельными, если они имеют большую  протяженность и не имеют ответвлений, в основном это магистральные  линии от щита низкого напряжения ЦТП к силовым распределительным  шкафам или шинопроводам. Распределительные  линии от силовых шкафов к отдельным  электроприемникам выполняется  в большинстве случаев проводами  в стальных трубах или в трубах ПВХ, закладываемых в полу. Такой  скрытый способ прокладки позволяет  не загромождать территорию цеха и  выполнять проводки там, где нет  соответствующих строительных условий. Провода в трубах также могут  прокладываться по стенам и строительным конструкциям. Такой способ предпочтительней, т.к провода доступны для ремонта  и внешнего осмотра. Сети освещения  в производственных помещениях в  большинстве случаев выполняются  кабелями, проложенными  на тросе. На тросе также возможно крепление и светильников. Для мощных осветительных установок применяют жесткие комплектные шинопроводы типа ШОС. Магистральные и распределительные участки силовых сетей также могут быть выполнены комплектными шинопроводами. Шинопроводы крепят на подвесах или стойках, у них может быть вертикальное и горизонтальное расположение шин. В шинопроводах предусматриваются специальные коробки, ящики для установки коммутационных и защитных аппаратов на ответвлениях к электроприемникам. Шинопроводы выпускаются на стандартные токи: 

Распределительные (ШРА): 63, 80, 100, 160, 250 (А).

Магистральные (ШМА): 160, 250, 400, 630 (А).

Для электропроводок экономичнее  использовать пластмассовые, полиэтиленовые трубы по коррозийной стойкости.

По механической прочности  они не уступают металлам, но значительно  дешевле. Из стальных труб в первую очередь используют тонкостенные, и  только в крайних случаях водогазопроводные.

 
                            

 Расчет силовых  распределительных сетей 

 

 

     Силовые распределительные  линии прокладывают от силовых  шкафов или шинопроводов к  отдельным электроприемникам. В  результате расчетов выбирается  сечение токоведущих жил проводов  или кабелей и выбираются уставки  защитных аппаратов в соответствии  с ГОСТом 21.613-88 «Силовое оборудование. Рабочие чертежи.». В системах  проектной документации для строительства  и расчета сетей оформляются  в виде схем и таблиц. На  них должны быть указаны способы  прокладки электрических цепей,  марка и сечение жил для  проводов и кабелей, длина участка  сети.                     

 Порядок расчета:

1.Выбирают марку провода  или кабеля с учетом условий  прокладки.

2.Выбирают сечение токоведущей  жилы с двух условий:

·  Условие длительно допустимого  нагрева максимальным расчетным током.

·  Соответствие длительно допустимых токов для выбранного сечения  и установки защитных аппаратов.     

 Также сечение проводов  и кабелей  должно удовлетворять условию механической прочности, но эти условия не являются расчетными, так как  в ПУЭ указываются минимальные сечения,  обеспечивающие механическую прочность  для силового оборудования, для алюминиевых жил S_min=2.5мм², для медных жил S_min=1,5 мм², для кранового оборудования  для алюминиевых жил равен 4 мм², для медных жил равен 2.5мм².      

 Условие выбора сечения  по длительно допустимому нагреву  имеет вид: I_p<=I_дл.доп., где

I_p- расчетный ток, А

I_дл.доп. - длительно допустимый ток для стандартных сечений проводов и кабелей, то есть если в условиях эксплуатации ток в линии не превышает  длительно допустимого тока провода или кабеля, то гарантируется нормальный срок службы изоляции  и ее сохранность от преждевременного теплового износа.                  

 Систематическое повышение  тока  в линии над допустимым значением (перегрузка) приводит к нарушению электрической прочности изоляции за счет старения. Длительно допустимые токи приводятся в ПУЭ в таблицах главы 1.3. с учетом материалов токоведущих жил и изоляции. Длительно допустимые  токи устанавливаются по длительно допустимой температуре нагрева токоведущих жил с учетом температуры окружающего воздуха (земли). Например,  для проводов и кабелей с пластмассовой изоляцией они приняты для температур жил +65⁰С, воздуха +25⁰С, для земли +15⁰С.