Электроснабжение механического цеха

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОМЕЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ П.О.СУХОГО

 

 

 

 

 

 

КАФЕДРА “ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу: «Электроснабжение промышленных предприятий»

Тема: «Электроснабжение механического цеха»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГРУППЫ  ЗЭ – 42с ЛАРЬКОВ А.А. ПРИНЯЛ: к.т.н МЕДВЕДЕВ К.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГОМЕЛЬ  2013

 

С одержание.
Пояснительная записка.
Введение.	3
Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования системы цехового электроснабжения.	4
Формирование первичных групп электроприемников (ЭП) для проектируемой электрической сети цеха.	7
Расчет электрических нагрузок первичных групп ЭП.	9
Расчет осветительной нагрузки цеха.	19
Разработка схемы питания силовых ЭП цеха и выбор системы заземления электрической сети.	20
Расчет электрических нагрузок узлов электрической сети и всего цеха.	22
Выбор конструктивного исполнения электрической сети, марки проводов, кабелей, типа шинопроводов и способов их прокладки.	23
Выбор сетевых электротехнических устройств (ШР, ШРА, ШМА) и аппаратов защиты в них.	24
Расчет защитных аппаратов ЭП и электрических сетей.	25
Выбор сечений проводов и жил кабелей, шинопроводов для подключения ЭП и силовых объектов.	29
Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ.	32
Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях цеха.	34
Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания на напряжение до 1 кВ.	35
Проверка на электодинамическую стойкость к токам КЗ ШР (ШРА) и на успешность срабатывания от токов КЗ защитного аппарата линии, питающей ШР (ШРА).	37
Определение величины напряжения на зажимах наиболее удаленного от ВРУ (ТП) электроприемника цеха.	39
Заключение.	41
Список  используемой литературы.	42
Графическая часть.
Лист 1. План цеха с расположением технологического оборудования и силовой электрической сетью. Расчетная схема силовой сети. Формат А 1.

 

 

 

 

Введ ение.

 

Основными потребителями электрической энергии  являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей энергии, вырабатываемой в нашей стране.

  Актуальность данного курсового  проекта заключается в том,  что ввод в действие новых  предприятий, расширение существующих, рост энерговооруженности, широкое  внедрение различных видов электротехнологии во всех отраслях производств выдвигают проблему их рационального электроснабжения.

  Система распределения столь  большого количества электроэнергии  на промышленных предприятиях должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования.

  Объектом исследования в представленной работе является механический цех.

При проектировании электроснабжения цеха необходимо тщательно изучать особенности технологии данного вида производства и ее развитие. Разработка основных положений проекта электроснабжения должна производиться одновременно с разработкой проекта технологической и строительной части и общего плана цеха. При этом вопросы электроснабжения должны полностью учитываться как важные составляющие, что дает наиболее рациональные решения всего цеха в целом.

Задачей курсового проектирования является разработка проекта схемы электроснабжения механического цеха отвечающая требованиям безопасности, надежности, экономичности, экологичности, обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты и т. п. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.

Курсовой  проект состоит из расчётно-пояснительной  записки и графической части.

Согласно  задания в пояснительной записке выполнено следующее: проанализированы основные исходные данные для проектирования системы цехового электроснабжения; сформированы первичные группы электроприемников для проектируемой электрической сети цеха;  рассчитаны электрические нагрузки первичных групп электроприемников; рассчитана электроосветительная нагрузка цеха; разработана схема питания силовых электроприемников цеха и выбрана система заземления электрической сети; рассчитаны электрические нагрузки узлов электрической сети и всего цеха; выбрано конструктивное исполнение электрической сети, марки проводников, шинопроводов и способов их прокладки; выбраны типы сетевых объектов и типы защитных аппаратов в них; рассчитаны защитные аппараты электрической сети и электроприемников; выбраны сечения проводников и шинопроводов для подключения электроприемников и сетевых объектов; произведен выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ, произведен расчет компенсации реактивных нагрузок в электрических сетях цеха, рассчитаны токи трех- и однофазного КЗ питающей электрической сети на напряжение до 1 кВ; выполнена проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ панелей ТП или ВРУ и на успешность срабатывания от токов КЗ автоматического выключателя линии питающей ВРУ; определена величина напряжения на зажимах наиболее удаленного от ВРУ электроприемника цеха.

Согласно  задания в графической части проекта выполнены чертежи плана цеха с силовой сетью.

 

1. Характерист ика и анализ основных исходных данных для проектирования системы цехового электроснабжения.

 

Все исходные данные сведены в листе  задания на курсовой проект, в него входит.

1. Номер цеха, (план цеха, территориальное расположение электроприемников, расположение помещений, площадь цеха). [13] стр. 5-104.
2. Таблица номеров, наименования и установочной мощности электроприемников проектируемого цеха (на одной странице с планом цеха). [13] стр. 5-104.
3. Ток короткого замыкания на шинах 0,4 кВ питающего ТП, являющимся источником питания для проектируемого цеха, I_кз, кА. [12] стр. 56. Таблица П1.
4. Мощность трансформатора питающего ТП, S_т, кВА. [12] стр. 56. Таблица П1.
5. Коэффициент загрузки трансформатора ТП, β, о.е. [12] стр. 56. Таблица П1.
6. Коэффициент мощности на трансформатора ТП, cosφ, о.е. [12] стр. 56. Таблица П1.
7. Расстояние от питающего ТП до проектируемого цеха, L, м. [12] стр. 56. Табл. П1.

 

Остальные данные выбраны исходя из того что не предъявлялись какие либо отдельные требования к категории надежности электроснабжения проектируемого цеха, окружающей среде и среде помещений, электробезопасности, электроприемникам, роду тока, напряжению, способности к перегрузкам, защищенности электрооборудования, режиму работы нейтрали электроустановки, наличия резерва, требования к освещению и т.д. Следовательно принимались нормальные условия по всем параметрам цеха и принимались нормальные требования к схеме электроснабжения проектируемого цеха.

По категории надежности электроснабжения проектируемого цеха принимаем третью категорию, так как исчезновение электропитания не приведет к угрозе жизни и здоровья персонала цеха, массовому недоотпуску продукции, остановки и прерывания технологического процесса или массовому простою механизмов.

Окружающая  среда оказывает большое влияние  на выбор применяемого электрооборудования. Каталоги и технические условия на электрооборудование, составляемые изготовителями и согласованные с потребителями, определяют область их применения, включая и условия окружающей среды. Условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах, где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование, определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывопожароопасности. Принимаем нормальные условия окружающей среды в проектируемом цехе; не пыльная, химически активных сред нет, не пожаровзрывоопасная, влажной среды нет.

По  категории электробезопасности цех относится к категории без повышенной опасности так как пол нетокопроводящий деревянный, открытая проводка отсутствует, электрооборудование выполнено в закрытом исполнении. В проектируемом цехе предполагается допускать к работе и посещению цеха только квалифицированный персонал.

В основном помещении цеха имеется большое количество электроприемников равномерно распределенных по помещению, что позволяет применить распределительный шинопровод. Так-же имеется в основном помещении кран-балка что не исключает возможность применения шинопровода при размещении его вдоль стены и опорных колонн конструкций цеха. Питание вспомогательного оборудования в связи с малым их количеством возможно осуществить силовыми шкафами типа ПР 85 и ШР 86.

 

Питание проектируемого цеха возможно осуществить согласно данным [12] стр. 56. Таблица П1. На расстоянии 45 метров от проектируемого цеха находится ТП S_т=630 кВА с током короткого замыкания на выводах 10 кВ трансформатора ТП – 8,7 кА, от ТП возможно запитать проектируемый цех по кабельной линии 10 или 0,4 кВ (Данный выбор осуществим на основе расчетов максимальной мощности потребляемой цехом). Так же от данного ТП запитана сторонняя нагрузка потребителей характеризующаяся коэффициентом загрузки трансформатора ТП, β=0,9, о.е. и коэффициентом мощности на трансформаторе ТП, cosφ=0,74, о.е. Данные параметры характеризуют источник питания для проектируемого цеха.

Для определения электрических нагрузок учитываем продолжительность и режим работы, мощность, напряжение и род тока электроприемников. В проектируемом цехе предполагаем в основном продолжительный режим работы электрооборудования, напряжение сети 380 В, род тока переменный, трехфазный. Кран-балка работает в повторно-кратковременном режиме. Предполагаем продолжительность включения кран-балки ПВ=40 %.

Также при проектировании схемы электроснабжения  важным составляющим является перспектива развития производственного процесса и наличие резерва для ввода нового электрооборудования.

Исходные  данные электроприемников проектируемого цеха сведем в таблицу 1.1.

План  конструкции проектируемого цеха и  размещения в нем электроприемников представлен на рисунке 1.1.

 

 

Таблица 1.1 – Характеристика электроприемников  цеха по наименованию и мощности.
№	Наименование электроприемников.	Руст, кВт
1	2	3
1	Радиально-сверлильный  станок	6,2
2	Токарно-винторезный  станок	10
3	Токарно-винторезный  станок	2,6
4	Вертикально-сверлильный  станок	4
5	Токарно-винторезный  станок	18,6
6	Резьбонарезочный  станок	11,2
7, 20	Вертикально-фрезерный станок	3,5
8	Продольно-строгальный  станок	11
9	Консольный  кран	11,5
10	Координатно-расточной  станок	17
11	Вертикально-фрезерный  станок	6,8
12	Универсально-фрезерный  станок	10,5
13	Вертикально-фрезерный  станок	8,5
14	Вертикально-шлифовальный станок	11,2
15	Горизонтально-фрезерный  станок	14,2
16	Плоскошлифовальный  станок	9,6
17, 18	Плоскошлифовальный  станок	14,6
19	Стенд	4,6
21	Сварочный  трансформатор	22
22	Вентилятор	11
23	Фрезерный станок с ЧПУ	24,8
24	Моечная машина	19,8
КБ	Кран-балка	4,1

 

Рис. 1.1. План конструкции  проектируемого цеха и размещения в  нем электроприемников.

 

 

2. Формирование первичных групп электроприемников (ЭП) для проектируемой электрической сети цеха.

Одной из задач при проектировании цехового электроснабжения является формирование групп электроприемников. По этим группам определяются расчетные нагрузки, которые учитываются при намечаемых вариантах схем электроснабжения.

Признаки, по которым формировались первичные  группы.

1. Территориальное размещение электроприемников по проектируемому цеху.
2. Число электроприемников.
3. Режим работы электроприемников.
4. Класс напряжения электроприемников.
5. Мощность электроприемников.
6. Род тока электроприемников.
7. Удобство обслуживания электроприемников.
8. Классификация помещений, требования окружающей среды.
9. Удаленность от источника питания.
10. Размещение источника питания.
11. Требования электробезопасности, взрыво-пожаробезоапсности и т.д.
12. Надежность электроснабжения.
13. Требования к качеству электроэнерии (отсутствие электроприемников ухудшающие качество электроэнергии).

 

Электропитание проектируемого цеха планируется осуществить следующим способом; все находящееся оборудование в основном помещении  подключим к шинопроводу, во вспомогательных помещениях питание осуществим от силовых пунктов, кран-балка будет запитываться от силового пункта.

Распределение электроприемников по группам представлено в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Распределение электроприемников  по группам.
№	Наименование  электроприемников.	Количество.	Руст, кВт	Ки о.е.	сos φ о.е.	Iн А.	Iп/Iн о.е.
1	2	3	4	5	6	7	8
СП 1
14	Вертикально-шлифовальный станок	1	11,2	0,13	0,5	21,25	7
15	Горизонтально-фрезерный  станок	3	14,2	0,13	0,5	26,94	7
16	Плоскошлифовальный  станок	4	9,6	0,13	0,5	18,42	7,5
КБ	Кран-балка	1	4,1	0,1	0,5	9,4	3,7
СП 2
11	Вертикально-фрезерный  станок	2	6,8	0,13	0,5	13,42	7,5
12	Универсально-фрезерный  станок	2	10,5	0,13	0,5	20,14	7,5
13	Вертикально-фрезерный  станок	1	8,5	0,13	0,5	16,31	7,5
17, 18	Плоскошлифовальный  станок	4	14,6	0,13	0,5	27,70	7
19	Стенд	2	4,6	0,4	0,5	8,78	7,5