Электроснабжение гранитной мастерской

 

 

 

2 Расчетная часть

 

Для выбора силового оборудования произведем расчет нагрузок цеха и центра нагрузок.

 

2.1 Расчет электрических  нагрузок

 

Определим номинальную мощность для  приемников повторно-кратковременного режима (ПКР), последнюю определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулой:

Переведем полную мощность сварочного агрегата в активную:

Переведем к длительному  режиму работы (ПВ=60%)

.

Переведем к длительному  режиму работы электротали (ПВ=40%):

.

Переведем к длительному  режиму работы кран-балку (ПВ=25%):

.

Электрокотел (1-фазные):

;

;

.

Электронагреватели (1-фазные):

;

;

.

Наждачный станок (1-фазные):

;

;

.

Станки гравировальные (1-фазные):

;

;

.

Далее рисуем картограмму электрических нагрузок. Станки располагаются в соответствии с вариантом. На картограмме радиус каждого потребителя должен быть пропорционален соответствующей мощности и определяется из выражения:

.

где R_i – радиус расчетной окружности, Р_i – номинальная мощность, m – выбранный масштаб.

Выберем масштаб

Номинальные мощности электрических приемников и соответствующий коэффициент использования представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Координаты центров электрических приемников, их номинальные мощности  и соответствующий коэффициент использования

Наименование групп  приемников и потребителей электроэнергии				, кВт	, кВар	ПВ, %
1 Компрессорная установка	0,7	0,8	0,75	45	33,75	S1
2 Компрессор	0,7	0,8	0,75	11	8,25	S1
3 Вентиляторы	0,6	0,8	0,75	5	3,75	S1
4 Распиловочные станки	0,14	0,5	1,73	12,5	21,6	S1
5 Электротали	0,1	0,5	1,73	2,85	4,93	S1
6 Кран-балка	0,1	0,5	1,73	7,5	12,97	S1
7 Электрокотел	0,75	0,95	0,33	18	5,9	S1
8 Электронагреватели	0,75	0,95	0,33	9	2,97	S1
9 Электронагреватели
10 Горн электрический	0,75	0,95	0,33	2,5	0,82	S1
11 Сварочные агрегаты	0,25	0,35	2,67	12,2	4	S1
12 Сварочные агрегаты
13 Наждачный станок	0,16	0,6	1,33	12	16	S1
14 Станок полировальный	0,17	0,65	1,17	8	9,4	S1
15 Электротали	0,1	0,5	1,73	2,85	4,9	S1
16 Электроплита	0,75	0,95	0,33	7,5	2,5	S1
17 Станок полировальный	0,17	0,65	1,17	8	9,4	S1
18 Распиловочные станки	0,14	0,5	1,73	12,5	21,6	S1
19 Станок токарный	0,17	0,65	1,17	3	3,5	S1
20 Вентиляторы	0,6	0,8	0,75	5	3,7	S1
21 Станки гравировальные	0,14	0,5	1,73	9	15,6	S1
22 Станки гравировальные

 

2.2 Выбор схемы электроснабжения

 

В соответствии с заданием цех является потребителем 2 и 3 категории, поэтому выбираем следующий вариант схемы электроснабжения [1]: однотрасформаторная подстанция c резервной линией от независимого источника.

После трансформаторной подстанции (ТП) устанавливается шинопровод магистральный (далее ШМА). Затем на каждое РП проведём распределительные шинопроводы (далее ШРА).

В каждом отделении установим  распределительные пункты (далее  РП) серии ПР 85, которые питаются от ШРА.

После РП с помощью  КЛ запитаем электроустановки.

Применение шинопроводов обусловлено тем, что повысится экономичность использования проводниковых материалов, таким образом при проектировании СЭС цеха предприятия применяем блок ”трансформатор-магистраль” что приводит к простоте проектирования и экономичному использованию электротехнического материала.

ТП понижает напряжение до 0,4 кВ и выбор шинопроводов и КЛ идет по этому напряжению. Схема электроснабжения промышленного предприятия представлена в приложении (Лист 2).

 

2.3 Расчет мощности отделений и цеха

 

Создание любого промышленного  объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электрприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.

Завышение ожидаемых  нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала  и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.

При определении расчетных нагрузок предприятия в основном производят методом упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума). Метод применяется в тех случаях, когда известны номинальные данные всех ЭП предприятия и их расположения на плане цеха.

Расчет нагрузок цеха ведем методом коэффициента максимума.

В данной таблице  и берутся по заданию.

- суммарная мощность приемников. При этом приемники ПКР приводятся к длительному режиму, а однофазные нагрузки приводятся к условной 3-фазной мощности.

, и берутся из справочных данных.

– показатель силовой сборки в группе, ,

где , – номинальные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

 – средняя активная мощность за наиболее загруженную смену;

 – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену;

- определяется по таблицам;

- определяется по таблице;

В соответствии с практикой  проектирования принимается:

 при  ;

 при  .

 – максимальная основная нагрузка;

 – максимальная реактивная нагрузка;

 – максимальная полная нагрузка;

- максимальный ток на РУ.

 

Для примера произведем расчет средней нагрузки компрессорной установки:

 

_{Произведем  расчет освещения  цеха:}

Нормы освещенности: производственные участки – 200 лк, кабинеты – 100 лк, коридоры – 50 лк

 

Бойлерная, душевая, коридор-1, кабинет.

Размер А=3м, В=4м, S=12 м², высота Нр=4 м.

Выбираем светильники ПСО-0.2 с  двумя люминесцентными лампами   ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²  

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 12 = 54 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 54/ 80 » 1 шт.

n = 1 [шт].

 

Компрессорная-1, компрессорная-2.

Размер А=4м , В=2м , S=8 м², высота Нр=4 м.

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами   ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²  

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 8 = 36 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 36/ 80 » 1 шт.

n = 1 [шт].

 

Склад, слесарная

Размер А=3м , В=12м , S=36 м², высота Нр=4 м.

Выбираем светильники  ПСО-0.2 с двумя люминесцентными  лампами   ПБ-40.

При Е=100Лк

Руд=4,5Вт/м²  

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 4,5 × 36 = 162 Вт

n = Ру.ст / Рсв

n = 162/ 80 » 2 шт.

n = 2 [шт].

 

Размер распиловочной А=12м , В=12м , S=144м² .

Выбираем светильник с одной лампой ДНаТ 400.

Светильники устанавливаются  на высоте Нр=4м .

Руд=10 [Вт / м²]

При Е=200Лк             

Ру.ст = Руд × S

Ру.ст = 10 × 144 = 1440 [Вт]

n = 1440 / 400 »3,6 [шт]

n = 4[шт]

2 ряда по 2 светильника.

 

 

_{Результаты  всех расчетов сведем в таблицу 3.}

Таблица 3 - Сводная ведомость нагрузок по цеху

Наименование РУ	Нагрузка установленная											Нагрузка средняя за смену							Нагрузка максимальная
	Pн, кВт	n	P сум кВт			Kи					m	Pсм, кВт		Qсм, квар	Sсм, кВА	nэ	Км	K’м	Pм, кВт		Qм, квар	Sм, кВА	Iм, А
ШМА
РП1
Компрессорная установка	45	1	45			0,7			0,8	0,75		31,5		23,6
Компрессор	11	1	11			0,7			0,8	0,75		7,7		5,8
Вентиляторы	5	2	10			0,6			0,8	0,75		6		4,5
Распиловочные станки	12,5	2	25			0,14			0,5	1,73		3,5		6,05
Горн электрический	2,5	1	2,5			0,75			0,95	0,33		1,87		0,62
Станок полировальный	8	2	16			0,17			0,65	1,17		2,7		3,2
Электроплита	7,5	1	7,5			0,75			0,95	0,33		5,6		1,8
Станок токарный	3	1	3			0,17			0,65	1,17		0,51		0,6
Всего по РП1	-	11	120			0,44		0,73		0,97	> 3	59,38		46,17	75,2	11	1,4	1	83,13		46,17	95,1	137,3
РП2
Электротали	2,85	2	5,7		0,1		0,5			1,73			0,57	0,98
Кран-балка	7,5	1	7,5		0,1		0,5			1,73			0,75	1,3
Сварочные агрегаты	12,2	2	24,4		0,25		0,35			2,67			6,1	16,3
Итого РП2		5	37,6		0,16		0,44			2,1	> 3		7,42	18,58	20	5	2,87	1,1	21,3	18,6		28,3	40,8
РП3
Электрокотел	18	1	18		0,75		0,95			0,33			13,5	4,45
Электронагреватели	9	2	18		0,75		0,95			0,33			13,5	4,45
Наждачный станок	12	1	12		0,16		0,6			1,33			1,92	2,55
Станки гравировальные	9	2	18		0,14		0,5			1,72			2,52	4,33
Итого РП3		6	66		0,45		0,74			0,96	> 3		44,94	20,23	49,3	6	1,66	1,1	74,6	22,25		77,8	353,6
ЩО	-	-	2,052		0,85		0,65			0,33	-		1,74	0,57	1,84	-	-	-	1,5	0,2		1,5	6,8
Всего на ШНН							0,64						-	-	-	-	-	-	193,8	1535		270,3	538,5

 

2.6 Выбор компенсатора реактивной мощности

 

Силовые или косинусные конденсаторы и установки на их основе используются в качестве местных источников реактивной мощности. Их применение позволяет разгрузить электрические сети от реактивной составляющей тока и тем самым с одной стороны уменьшить сечение выбираемых проводов, шин, кабелей, с другой – уменьшить потери электроэнергии.

Выбираем комплектную  компенсаторную установку и устанавливаем  ее в ЦТП.

Итак, мощность компенсаторной установки найдем из выражения:

k-коэффициент повышения коэффициента мощности (cosj) путем организационных мероприятий, k=0,9 для практических расчетов.

Компенсацию реактивной мощности производят до получения значения cosφ_к=0,92…0,95.

Cosφ=0,64 - до компенсации; Сosφ_к=0,93 – после компенсации.

j₁=50,2⁰ и j₂=21,5⁰ – углы сдвига фаз до и после компенсации мощности.

P- максимальная активная мощность.

Тогда:

Выбираем  комплектную  конденсаторную установку УКМ-58–04–150-25 УЗ.

Конденсаторные установки УКМ  модульной конструкции мощностью 150 кВар, оснащены самовосстанавливающимися компенсаторными конденсаторами, имеющие срок службы до 100000 часов при постоянной подаче напряжения, оснащены автоматическими регуляторами мощности.

Так как мы поставили  компенсирующую установку, то суммарная реактивная мощность изменилась, вследствие чего изменится и полная мощность:

 

2.7 Выбор трансформатора ТП

 

При выборе числа и мощности силовых  трансформаторов важными критериями являются надежность электроснабжения, стоимость оборудования и различные потери связанные с трансформацией электрической энергии. Оптимальный вариант выбирается исходя из сравнения капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов.

Сооружение однотрансформаторных подстанций не всегда обеспечивает наименьшие затраты. Если же по условиям резервирования питания необходима установка более одного трансформатора, то нужно стремиться к тому, чтобы их было не более двух. Выбор числа трансформаторов ТП связан с режимом работы цеха предприятия.

Учитывая требования ПУЭ, вышеизложенные сведения и то, что промышленное предприятие является потребителем II-ой и III-ей категории, схему ТП принимаем с одним трансформатором и резервной линией от независимого источника элекроэнергии.

Мощность трансформатора выбирается из условия:

В соответствии с рекомендациями [2] при преобладании нагрузок категории II и наличии складского резерва, а также при нагрузках категории III .

Но при этом необходимо учесть потери трансформатора при холостом ходе и коротком замыкании, которые составляют 2% от расчетной активной мощности и 10% от расчетной реактивной. В итоге получаем выражение:

Выбираем трансформаторы ТСЗ-250/10 – 3-х фазный, сухой, исполнение по защите от воздействия окружающей среды – защищенное, пыленепроницаемое, общепромышленной установки.

Характеристики трансформатора ТСЗ-250/10

номинальная мощность – 250 кВА

номинальное напряжение ВН – 10 кВ

номинальное напряжение НН – 0,4 кВ

потери ХХ –1,05 кВт

потери КЗ –4 кВт

напряжение КЗ – 4,5%

ток х.х от номинального – 3%

2.8 Выбор сечений шинопроводов, кабельных линий и защитных аппаратов

 

На промышленных предприятиях в  связи с увеличением их мощности и ростом плотности электрических нагрузок появилась необходимость передавать токи до 5000А и более. В этих случаях целесообразно применять специальные мощные шинопроводы, которые имеют преимущества перед линиями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабельных линий. Преимущества эти следующие: большая надежность, возможность индустриализации монтажных работ, а также доступность наблюдения и осмотра шинопроводов в процессе эксплуатации.

Для удобства эксплуатации, надежности электроснабжения и экономическим показателям примем следующую схему монтажа шинопровода.

Магистральный шинопровод (ШМА), предназначен для магистральных четырехпроводных электрических сетей в системе  с глухозаземленной нейтралью напряжением  до 1кВ. Они прокладываются на вертикальных стойка высотой 3м. В качестве опорных конструкций применяют кронштейны или тросовые подвески. ШМА собраны из прямоугольных алюминиевых шин, изолированных, расположенных вертикально и зажатых между специальными изоляторами внутри перфорированного контура.

Число шин в магистральных шинопроводах: 3, 4, 6 (три спаренных). Магистральный  шинопровод состоит из прямых и угловых  секций с поворотом шин на ребро  и плоскость, ответвительных вертикальных и горизонтальных секций. Шины соединяют  в основном сваркой при сборке блоков.

Магистральные шинопроводы прокладываются на вертикальных стойка высотой 3м. В  качестве опорных конструкций применяют  кронштейны и тросовые подвески.

Распределительные шинопроводы ШРА  предназначены для передачи и  распределения электроэнергии напряжением 380/220кВ, кроме того, имеется возможность непосредственного присоединения к ним электроприемников в системах с глухозаземленной нейтралью. Распределительные шинопроводы прокладываются аналогично  магистральным.