Электроснабжение электрооборудования ремонтно механического цеха

КОМИТЕТ ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Ленинградской области

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

«Сосновоборский политехнический колледж»

 

 

ЦМК технических дисциплин

 

 

 

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РЕМОНТНО МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:

Ершова Н.Е студент

4 курса

401к группы

Очная форма обучения

Специальность 140613

Руководитель:

Сиряченко Р.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                         Содержание.

 

     1.Введение 

2.Характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и технологического процесса.

     3. Расчет электрических нагрузок цеха.

     4. Расчет компенсирующего устройства.

     5. Выбор силового трансформатора.

     6. Расчет и выбор  элементов системы электроснабжения.

     6.1 Выбор аппаратов защиты и РУ.

     6.2 Выбор проводников линий электроснабжения.

     7. Расчет и выбор питающей линии 10 кВ.

     8. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением  выше 1 кВ.

     9. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением до 1кВ.

     9.1 Выбор точек и расчет токов КЗ.

     9.2. Проверка элементов системы электроснабжения по токам КЗ.

     9.3. Определение потери напряжения в сети до 1 кВ.

     10. Выбор электрооборудования  ТП-10/0,4 кВ.

     10.1. Выбор силового  выключателя 10 кВ.

     10.2. Выбор трансформатора  напряжения на стороне 10 кВ.

     10.3. Выбор трансформаторов  тока на стороне 0,4 кВ.

     11. Заключение .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Потребителями электроэнергии городов  являются крупные промышленные предприятия, фабрики, заводы, электрический транспорт, жилые и общественные здания, предприятия коммунально-бытового назначения и прочие. Основными группами электроприемников, составляющих суммарную нагрузку объектов, являются светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производственных механизмов (станки, краны, компрессоры, вентиляторы, насосы), сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки и т.д.

По напряжению электроприемники классифицируют на две группы:

- электроприемники, которые могут  получать питание непосредственно  от сети 3,6 и 10 кВ. К этой группе  относят крупные двигатели, мощные  печи сопротивления, питаемые через собственные трансформаторы;

- электроприемники, питание которых  экономически целесообразно на  напряжении 380-660 В.

По роду тока различают электроприемники, работающие:

- от сети переменного тока  промышленной частоты (50 Гц);

- от сети переменного тока  повышенной или пониженной частоты;

- от сети постоянного тока.

По режиму работы электроприемники делят на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

- продолжительный, в котором электрические  машины могут работать длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

- кратковременный, при котором  рабочий период не настолько  длителен, чтобы температуры отдельный  частей машины могли достигнуть  установившегося значения, период же остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;

- повторно-кратковременный, характеризуемый  коэффициентом продолжительности  включения (%) ПВ. При этом нагрев  не превосходит допустимого, а  охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяют на электроприводы, электротехнологические установки и электроосветительные установки.    Ъ

 

 

1. Характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и технологического процесса.

 

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывших из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭС) до ГПП- 14 км. Напряжение на ГПП- 6 и 10 кВ.

Количество рабочих смен- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе РМЦ- чернозем с температурой +20 С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков- секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха Л х Я х Я = 48 х 28 х 9 м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Расположение основного оборудования показано на плане (рисунок 1).

 

Таблица 1- Перечень оборудования ремонтно-механического цеха.

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1	2	3	4
Длительный режим
1,2	Вентиляторы	48
6…8	Токарные автоматы	12
9…11	Зубофрезерные станки	15
12…14	Круглошлифовальные станки	4
15…17	Заточные станки	3	1- фазные
18,19	Сверлильные станки	3,2	1- фазные
20…25	Токарные станки	9
26,27	Плоскошлифовальные станки	8,5
28…30	Строгальные станки	12,5
31…34	Фрезерные станки	9,5
35…37	Расточные станки	11,5
Повторно-кратковременный режим
3…5	Сварочные агрегаты	10	ПВ = 40 %
38,39	Краны мостовые	25	ПВ = 60 %

 

2. Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжении.

 

Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы

электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов). Для выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и  число потребителей, уровень надежности электроснабжения не потребителей в целом, а входящих в их состав отдельных электроприемников.

Так как электроприемники ремонтно-механического цеха имеют вторую и третью категории надежности электроснабжения, то питание цеха осуществляется от одного трансформатора, расположенного в помещении ТП.

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Схемы электрических сетей могут выполняться радиальными и магистральными.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита ТП, отходят линии, питающие крупные электроприемники или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания, в них легко могут быть применены элементы автоматики. 

С учетом количества и мощностей станков и установок применяем для цеха радиальную схему электроснабжения.

Все электроприемники разбиваем на шесть распределительных пункта, расположенных у стен. Питание двух мостовых кранов осуществляется прямо с шин низкого напряжения силового трансформатора.

Кроме шести РП имеется один щит освещения ЩО.

 

 

 

 

                           3. Расчет электрических нагрузок цеха.

 

РП-4 и РП-5 содержат однофазные электроприемники, для них необходимо привести 1-фазные нагрузки к условно 3-фазной мощности:

РП-4: = 2,3 кВт, = 2,3 кВт, =3 кВт.

 кВт;

РВ=РА=3,2 кВт;

=3*3,2=9,6 кВт,

где  - мощность наиболее загруженной фазы, которая определяется, как     

            полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе .

3.1 Произведем  расчет электрических  нагрузок по методу коэффициента  максимума (упорядоченных диаграмм).

 

Расчет выполним  на примере РП-1.

1) По справочным данным [2] определяем для каждого электроприемника коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos φ.

Для токарных автоматов:

Ки = 0,12;    cos φ = 0,4.

Отсюда ;

    ;

Для зубофрезерных и круглошлифовальных станков расчеты аналогичны.

2) Определяем коэффициент силовой  сборки m по формуле:

                                       ,

где Рнаиб – наибольшая из мощностей электроприемников данной группы;

  Рнаим – наименьшая из мощностей приемников данной группы.

В данном случае  .

3) Определяем активную сменную  мощность:

                                  Рсм = ∑Рн * Ки ,

где ∑Рн – суммарная мощность одного вида приемников, кВт.

Рсм = ∑Рн * Ки = 36*0,12 = 4,32 кВт – для токарных автоматов;

Рсм = ∑Рн * Ки = 45*0,12 = 5,4 кВт – для зубофрезерных станков;

Рсм = ∑Рн * Ки = 12*0,12 = 1,44 кВт – для круглошлифовальных станков.

 

4) Находим реактивную сменную  мощность:

                                Qсм = Рсм * tgφ,  квар

Qсм = 4,32*2,27 = 9,8 квар – для токарных автоматов;

Qсм = 5,4*2,27 = 12,25 квар – для зубофрезерных станков;

Qсм = 1,44*2,27 = 3,26 квар – для круглошлифовальных станков.

 

5) Зная реактивную и активную  мощности находим полную мощность, среднюю за смену

                                  , кВА

 – для токарных автоматов;

 – для зубофрезерных станков;

 – для круглошлифовальных станков.

 

6) Выбираем  эффективное число  электроприёмников nэ для РП-1 из условия

 nэ (kср u = 0.12; n = 9; m = 3.75; P = const) по Таблице 1.5.2 [1].

Для РП-1 получаем  

n*= =

P*

n*=0.81

nэ=0,81*9=7,29

 

7) Определяем коэффициент максимума активной нагрузки Км из         таблицы 1.5.3 [1], исходя из условия  nэ=7,95;  Кср.и =0,12; m =3,75   =>  Км = 2,88

Коэффициент максимума реактивной нагрузки равен К’м=1,1

 

8) Определяем максимальную активную мощность для РП-1:

 Рм = Км * ∑Рсм = 2.88 * 11.16 = 32.14 кВт,

где  ∑Рсм – суммарная активная сменная мощность для данного РП, кВт.

 

9) Максимальная реактивная мощность:

Qм = Qcм * К’м = 25,31 * 0,7 = 27,84 квар,

 

10) Полная максимальная мощность для РП-1:

 

 

11) Максимальный рабочий ток  для РП:

.

 

12) Рассчитаем нагрузку на ЩО  по формуле:

                              Рм(що) = S * P% = 1344*0.01 = 13,4 кВт,

где S – площадь цеха, м2;

       Р%=0,01%  - норма освещения для заводского помещения, %.  

 

Расчеты для пяти других РП производятся аналогично вышеприведенным.       

 

Отдельно рассчитываются мостовые краны, питающиеся от ТП. Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость электрических нагрузок (Таблица 2)

 

Примечание: Так как  остальные содержат однотипные электроприемники, то для них не вычисляется nэ, Км и К’м. Максимальная нагрузка принимается равной сменной нагрузке.

Для кранов номинальная мощность находится по формуле:

          

 

3.2 Произведем расчет потерь  мощности в трансформаторе.

 

1) Потери активной мощности:

ΔР = 0,02*Sнн = 0,02*322,68 = 6,45 кВт,

где Sнн – мощность на шинах низкого напряжения, Sнн = Sм.

 

2) Потери реактивной мощности:

ΔQ = 0,01*Sнн = 0,01*328,79 = 3,28 квар;

 

3) Потери полной мощности: