ЭСН и ЭО автоматизированного цеха

    ВВЕДЕНИЕ

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий.

В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы электроснабжения.

 

 

 

 

 

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЭСН И  ЭО

Электромеханический цех (ЭМЦ) предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических машин с последующей их обработки

Он является одним из цехов металлургического завода , выплавляющего и обрабатывающего металл. ЭМЦ имеет станочные отделение , в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные , токарные , фрезерные , строгальные , анодно-механические станки и др.

В цехе предусмотрены помещения для цеховой ТП, вентиляционной , инструментальной , для бытовых нужд и пр.

ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ по цеховой ТП-0,5 КМ, а от ЭНС до ПГВ-10 КМ. Напряжение на ПГВ – Кв.

Кол-во рабочих смен – 2. Потребители ЭЭ цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН.

Грунт в районе цеха – песок при температуре +20 °С.

Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 9 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н = 48 х 30 х 9 м.

Все помещения, кроме механического отделения, двухэтажные высотой  4 м. Перечень ЭО цеха сварочного участка дан  в таблице

Мощность Электропотребления ( Pэп ) указана для одного электроприемника.

Расположение основного ЭО показано на плане

 

Таблица 1. Перечень ЭО электромеханического цеха.

№ на плане	Наименование ЭО	, кВт	Примечание
1, 21	Краны мостовые
2,3,22,23	Манипуляторы электрические
6,28	Точильно – шлифовальные станки
7,8,26,27	Настольно - сверлильные станки
9,10,29,30	Токарные полуавтоматы
11…14	Токарные станки
15….20 33…..37	Слиткообдирочные станки
24, 25	Горизонтально-фрезерные станки
31,32	Продольно - строгательные станки
38……40	Анодно – механические станки
41	Тельфер
42,43	Вентиляторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация помещений по взрыва пожарной электробезопасности

Таблица 2. Классификация помещений по взрыва пожарной электробезопасности.

Наименование помещении	Категория
	Взрывоопасное	Пожар опасности	Электробезопасности
Станочное отделение
Трансформаторная
Вентиляторная
Склад
Инструментальная
Бытовка
Помещение мастера
Комната отдыха

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТНО КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения

Правильное определение ожидаемых (расчётных) электрических нагрузок (расчётных мощностей и токов) на всех участках ЭСН является главным основополагающим этапом её проектирования. От этого расчёта зависят исходные данные для выбора всех элементов ЭСН - денежные затраты на монтаж и эксплуатацию выбранного оборудования.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей, к неоправданному увеличению установленной мощности трансформаторов.

Занижение - может привести к уменьшению пропускной способности электрических сетей, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, к лишним потерям мощности.

Электромеханический цех II категории электроснабжения. Для электроснабжения автоматизированного цеха выбрана радиальная схема электроснабжения. В целях повышения электроснабжения мы применяем

T-II подстанцию.

 

 

 

Рисунок 1. Трансформаторная подстанция.

 

2.2. Расчет электронагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформатора

 

В качестве основного метода определения электронагрузок принят метод упорядоченных диаграмм. По этому методу расчетная максимальная нагрузка определяется в следующей последовательности: все электроприемники разбиваются на 2 группы.

Группа А

Электроприёмники работающие в длительном режиме.

Определяем среднюю активную и реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

 

Pсм  = Ки × Рн= (кВт).

Qсм  = Pсм × tgφ (кВар).

Sсм = (кВ×А).

Iм = Sсм ⁄ Vл  (A)

Определяем среднюю активную и реактивную мощность группы РП

РП1

1. Краны мостовые

Ки = 0,1

n = 2

cosφ = 0,5

tgφ = 1,73

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

2. Манипуляторы электрические

 

Ки =

n =

cosφ =

 tgφ =

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

 

3. Точильно-шлифовальные станки

 

Ки =

n =

cosφ =

tgφ =

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

4. Настольно Сверлийные станки

 

Ки =

n =

cosφ =

tgφ =

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

5. Токарные полуавтоматы

 

Ки =

n =

cosφ =

tgφ =

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

 

СП2

6. Горизонтально – фрезерные станки

 

Ки =

n =

cosφ =

tgφ =

Pсм = Ки × Рн = кВт

Qсм = Pсм × tgφ = кВар

Sсм = =кВ×А

Iм = Sсм ⁄ Vл (A) = A

 

 

Определяем общее количество электроприёмников по цеху;

 

Ʃn =

 

Определяем суммарную номинальную мощность;

 

Рн = кВт.

 

Определяем средневзвешенный коэффициент использования;

 

Ки.с.в. = ƩPсм / ƩРн =

сosφср. = РсмΣ / Scм Σ =

 tgφср. = QсмΣ / РсмΣ =

m = Рн.нб / Рн.нм. =

nэ = F(n, m, Ки.ср,) =(

n< m>Ки>

 

 

По величине  nЭ  и  Ки.с.в. определяем по таблице коэффициент максимума:

 

Км =

Максимальный ток:

           Iм = Sм= Sсм ⁄ Vл =A.

 

 

 

Таблица 3. Сводная таблица

Максимальная нагрузка

Iм, А

Sм, кВ*А

Qм, кВар

Pм, кВт

Км

nэ

Сменная нагрузка

Sсм, кВ*А

Qсм, кВар

Рcм, кВт

m

Задданая нагрузка, приведённая к длителдбному режиму

tgφ

cosφ

Ки

РнƩ, кВт

Рн, кВт

n

Наименование электроприёмников

Краны мостовые

Манипуляторы электрические

Точильно – шилифовальные станки

Настольно –сверлийные станки

Токарные полуавтоматы

Токарные станки

Слиткообдирочные станки

Горизонтально – фрезерные станки

Продольно – строгательные станки

Анодно – механические станки

Тельфер

Вентеляторы

Всего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор мощности силового трансформатора

Потери активной мощности

 

ΔРт = 0,03 × Sм = кВт.

 

Потери реактивной мощности

 

ΔQт = 0,2× Sм = кВар.

 

Полные потери в трансформаторе

ΔSт = =  кВт.*А.

 

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности

 

Sт = 0,7 × Sм= кВА.

 

Выбран трансформатор

 

ТМ-200/10/0,4

Определяется коэффициент загрузки трансформатора:

 

К3 = Sнн /n × Sном.т =

Средневзвешенный коэффициент мощности по цеху

 

сosφср. = РсмΣ / Scм Σ =

 

 

  Таблица 4. Параметры трансформатора

 

U.кВ		Потери, Вт		Uкз,%	Iхх,%	Sном, кВ*А
ВН	НН	ХХ	КЗ
6/10	0,4	1,34	18,4	1,34%	2,8%	200

 

 

 

 

 

 

Расчёт компенсирующего устройства

Мощность компресующих устройств определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qр.м. нагрузки предприятия и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима её работы

Таблица 5. Компенсирующего устройства

Параметр	сosφ	tgφ	Рм, кВт	Qм, кВар	Sм, кВА
Всего	3,8  5,57	10,99 5,57	1528,56	4106	180

 

Определяется расчетная мощность компенсирующего устройства: