Электроснабжение инструментального цеха

 

 

1.Определение расчетных нагрузок.

 

1.1.Краткое описание технологических  процессов.

Инструментальный цех (ИЦ) предназначен для изготовления и сборки различного измерительного, режущего, вспомогательного инструмента, а также штампов и приспособлений для горячей и холодной штамповки.

ИЦ является вспомогательным цехом завода по изготовлению механического оборудования и станков. Цех имеет производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

Станочный парк размещен в станочном отделении. Электроснабжение осуществляется от собственной цеховой ТП. Здание расположено на расстоянии 1,2км от заводской главной понизительной подстанции (ГПП), напряжением 1кВ. Расстояние ГПП от энергосистемы – 12км. Количество рабочих смен 2.

 

1.2.Категорирование электроприёмников по бесперебойности питания.

Потребители цеха относятся к 2,3 категории надежности ЭСН. Перерыв в ЭСН приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности. Должны получать энергию от двух источников питания. При нарушении ЭСН допускается, на время необходимого переключения, переключить нагрузку на другой источник питания.

 

1.3.Характеристика сред производственных  и бытовых помещений.

Характеристика помещений по условиям нормальная. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6м каждый.

Размеры цеха А×В×Н = 48×30×8 м.

Все вспомогательные помещения двухэтажные высотой 3,6м.

Перечень ЭО цеха, мощность электропотребления (Рэп), коэффициенты реактивной мощности tgφ для электроприемников приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1.

Перечень ЭО механического цеха серийного производства.

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп,кВт	tgэпφ	Примечание
1,2,40,41,46	Поперечно – строгальные станки	5,5	1,17
3,5…7,28…31	Токарно – револьверные станки	4,8	1,17
4,8,32…34	Одношпиндельные автоматы токарные	1,8	1,17
9…15,26,27	Токарные автоматы	4,5	1,17
16,17,19,20,44,45	Алмазно – расточные станки	2,8	1,17
18,21…25,37,38	Горизонтально – фрезерные станки	10	1,73
35,36,50,51	Наждачные станки	1,5	1,73	1-фазный
39,47	Кран – балки	5	1,73	ПВ=60%
42,43,48,49,52,53	Заточные станки	2,3	1,73	1-фазный

 

1.4.Определение электрических нагрузок  по отдельным участкам, отделениям  и по цеху в целом.

Расчет энергетических нагрузок в сети ниже 1кВ выполняют снизу вверх, сначала – на ближайших к электроприемникам СП затем на шинопроводах, после чего – на шинах ТП.

Для определения активной (Рр) и реактивной (Qр) расчетных нагрузок на стадии «проект» при известных размещениях и мощностях электроприемников пользуются, как наиболее достоверным, методом «упорядоченных диаграмм» в соответствии с формулой:

где kр – коэффициент расчетной нагрузки, значения которого представлены в табл.1.5.1.[1] для интервала осреднения, равного 30мин, в зависимости от коэффициента использования kи (справочное значение) и эффективного числа приемников электроэнергии nэф:

где Рном i – номинальные активные мощности всех n приемников.

 

1.4.1.Расчет энергетических параметров приемников.

Под энергетическими параметрами электроприемников понимаются: приведенная активная мощность – Р/эп, реактивная мощность - Qэп, полная нагрузка - Sэп, ток - Iэп, коэффициент использования - kи.

Расчет параметров приемников производится по следующему алгоритму: мощность 3-х фазных электроприемников работающих в ПКР приводится к ДР – Р/эп по формуле (1.1), производится расчет реактивной мощности электроприемников - Qэп по формуле (1.2), зная активную и реактивную мощности рассчитывается полная нагрузка электроприемников - Sэп по формуле (1.3). Расчет токов  электроприемников - Iэп производится с учетом напряжения в сети цеха 0,4кВ по формуле (1.4). Выбор коэффициентов использования - kи необходим для расчета средневзвешенного коэффициента силовых пунктов и осуществляется по табл.1.5.1.[1] в зависимости от наименования механизма.

 

1.4.1.1.Для электроприемников работающих  в ПКР требуется приведение  мощности 3-фазного электроприёмника  к длительному режиму.

                               

                        (1.1)

1.4.1.2.Расчет реактивной мощности  электроприёмников.

                           

                         (1.2)

Расчет реактивной мощности для других электроприемников проводится по аналогии. Результаты расчета приведены в таблице 1.2.

1.4.1.3.Расчет полной нагрузки  электроприёмников.

                  

            (1.3)

Расчет полной нагрузки для других электроприемников проводится по аналогии. Результаты расчета приведены в таблице 1.2.

1.4.1.4.Расчет токов электроприёмников.

                                  

                         (1.4)

Расчет токов для других электроприемников проводится по аналогии. Результаты расчета приведены в таблице 1.2

1.4.1.5.Выбор коэффициентов использования для каждого электроприемника.

Коэффициентов использования (kи) берется по данным табл.1.5.1.[1] в зависимости от наименования механизма. Для поперечно - строгального станка величина kи = 0,17. По аналогии выбираются коэффициенты использования и для других электроприемников. Выбранные значения kи для различных приемников приведены в табл.1.2.

Таблица 1.2.

Расчетные энергетические параметры электроприёмников.

№ на плане	Наименование ЭО	Р/эп,кВт	Qэп,квар	Sэп,кВА	Iэп,А	kи
1,2,40,41,46	Поперечно – строгальные станки	5,5	6,435	8,465	12,218	0,17
3,5…7,28…31	Токарно – револьверные станки	4,8	5,616	7,388	10,663	0,17
4,8,32…34	Одношпиндельные автоматы токарные	1,8	2,106	2,77	3,999	0,17
9…15,26,27	Токарные автоматы	4,5	5,265	6,926	9,997	0,17
16,17,19,20,44,45	Алмазно – расточные станки	2,8	3,276	4,31	6,22	0,17
18,21…25,37,38	Горизонтально – фрезерные станки	10	17,3	19,902	28,842	0,14
35,36,50,51	Наждачные станки	1,5	2,595	2,997	4,326	0,14
39,47	Кран – балки	3,9	6,747	7,793	11,248	0,1
42,43,48,49,52,53	Заточные станки	2,3	3,979	4,596	6,634	0,14

1.4.2. Расчет параметров силовых  пунктов.

Под энергетическими параметрами силовых пунктов понимаются: эффективное число приемников – nэф, средневзвешенный коэффициент использования - kи.св, коэффициент расчетной нагрузки - kр, средневзвешенный коэффициент реактивной реактивной мощности - tgφсв, активная мощность - РСП, реактивная мощность - QСП, полная нагрузка - SСП, ток - IСП.

Расчет энергетических параметров СП производится по следующему алгоритму: по формуле(1.5) рассчитывается эффективное число приемников электроэнергии, затем по формуле(1.6) рассчитывается средневзвешенный коэффициент использования СП для приемников имеющих различное значение kи. С учетом kи.св и nэф выбирается коэффициент расчетной нагрузки по табл.2[2], необходимый для расчета активной мощности СП. Расчет средневзвешенного коэффициента реактивной мощности производится для приемников имеющих различное значение tgφ по формуле(1.7). Активная мощность СП с учетом kи.св и kр рассчитывается по формуле(1.8). Реактивная мощность с учетом tgφ рассчитывается по формуле(1.9). Затем находится полная нагрузка СП по формуле(1.10) и ток СП с учетом напряжения сети цеха равного 0,4кВ по формуле(1.11).

 

1.4.2.1.Расчет эффективного числа  приемников электроэнергии на  силовом пункте.

                                                        

                                          (1.5)

Эффективное число приемников электроэнергии на других силовых пунктах рассчитывается аналогично. Данные расчётов приведены в табл.1.3.

1.4.2.2.Расчёт средневзвешенного  коэффициента использования силового  пункта.

Для силового пункта №8 при одинаковых значениях коэффициента использования для всех подключенных электроприёмников, средневзвешенный коэффициент использования будет равен    kи св = 0,14. Если  коэффициент использования для подключенных к силовому пункту электроприёмников имеет разные значения, то расчет средневзвешенного коэффициента использования производится по приведённой ниже формуле:

                                                  

                                        (1.6)

Результаты расчётов средневзвешенного коэффициента использования для всех силовых пунктов приведены в табл.1.3.

1.4.2.3.Выбор коэффициента расчётной  нагрузки.

Выбор коэффициента расчётной нагрузки для питания сетей напряжением до 1000В интервала осреднения равного 30 мин, производится в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования kи св и эффективного числа приемников электроэнергии nэф по табл.2.[2] Принимаем по табл.2 для kи св = 0,151 ≈ 0,15 и nэф = 2,104 ≈ 2 коэффициент расчётной нагрузки    kр = 2,89. Аналогично принимаются коэффициенты расчётной нагрузки  и для других силовых пунктов. Значения коэффициента расчётной нагрузки приведены в табл.1.3.

1.4.2.4.Расчёт средневзвешенного  коэффициента реактивной мощности.

Для силового пункта №8 при одинаковых значениях коэффициента реактивной мощности для всех подключенных электроприёмников, средневзвешенный коэффициента реактивной мощности будет равен    tgφсв = 1,73. Если  коэффициент реактивной мощности для подключенных к силовому пункту электроприёмников имеет разные значения, то расчет средневзвешенного коэффициента реактивной мощности производится по приведённой ниже формуле:

                                            

                                           (1.7)

Результаты расчётов средневзвешенного коэффициента реактивной мощности для всех силовых пунктов приведены в табл.1.3.

1.4.2.5.Расчёт активной мощности  силового пункта.

                                  

                                                 (1.8)

Расчёт активной мощности для других силовых пунктов производится аналогично. Результаты расчёта приведены в табл.1.3.

1.4.2.6. Расчет реактивной мощности  силового пункта.

                           

                   (1.9)

Расчет реактивной мощности для других силовых пунктов проводится аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 1.3.

1.4.2.7.Расчет полной нагрузки  силового пункта.

                   

   (1.10)

Расчет полной нагрузки для других силовых пунктов проводится аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 1.3.

1.4.2.8.Расчет тока силового пункта.

                               

                           (1.11)

Расчет токов для других силовых пунктов проводится аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3.

Расчетные энергетические параметры силовых пунктов.

№ силового пункта	Номера ЭО подключенного к СП	kи св	nэф	kр	Рсп,кВт	tgφсв	Qсп,квар	Sсп,кВА	Iсп,А
1	16,17,18	0,151	2,104	2,89	6,797	1,529	10,393	12,418	17,924
2	1,2,3,4,5,6,7,8	0,17	7,179	1,86	10,688	1,17	12,504	16,449	23,743
3	9,10,11,12,13,14,15	0,17	7	2,49	8,297	1,17	9,707	12,77	18,431
4	23,24,25,30,31	0,147	4,531	2,09	12,189	1,594	19,432	22,938	33,109
5	37,38,44,45,46	0,151	3,933	2,35	11,014	1,53	16,854	20,134	29,06
6	32,33,34,40,41	0,17	3,83	2,35	6,552	1,17	7,666	10,084	14,555
7	19,20,21,22,26,27,28,29	0,156	6,463	1,96	13,551	1,423	19,289	23,573	34,025
8	48,49,50,51,52,53	0,14	5,8	1,96	3,348	1,73	5,791	6,689	9,655
9	47	0,1	1	8	3,12	1,73	5,398	6,234	8,999
10	39	0,1	1	8	3,12	1,73	5,398	6,234	8,999
11	35,36,42,43	0,14	3,83	2,35	1,73	2,5	4,326	4,996	7,212