Электроснабжение и электроосвещение гранитной мастерской

При наличии централизованного  резерва трансформаторов и возможности  замены повредившегося трансформатора за время не более одних суток допускается питание электроприемников ІІ категории от одного трансформатора.

Для электроприемников ІІ категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Согласно ПУЭ, электроприемники ІІ категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подходящие под определения І и ІІ категорий.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышают 1 суток. Электроприемники учебных мастерских в отношении обеспечения надежности электроснабжения по заданию относятся к электроприемникам ІІ и III категорий.

Электромеханический цех  по категории надежности ЭСН относится  к потребителям 2 и 3 категории. В  целях экономии и в связи с  тем, что при ремонте не произойдет массовый недоотпуск продукции, выбираем трансформаторную подстанцию с одним трансформатором и магистральную схему электроснабжения согласно(2,5.7.):

Магистральные схемы питания  находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата, но также большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители, распределенные относительно равномерно по площади цеха.

Магистральные схемы позволяют  отказаться от применения громоздкого  и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии  применяются токопроводы (шинопроводы), изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

Для питания большого числа  электроприемников сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП), если главные магистрали не применяются.

К главным питающим магистралям  подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.

Следует учитывать недостаток магистральных схем, заключающийся  в том, что при повреждении  магистрали одновременно отключаются  все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом.

К шинам низшего напряжения трансформаторной подстанции подключены через вводные выключатели РП-1,ШР-1,ШР-2,ШТР-1,ШТР-2 и ЩО.

• ШТР-1 через линейные выключатель запитывает электроприемник № 1.
• ШТР-2 через линейные выключатель запитывает электроприемник № 2.
• ШР-1ачерез линейные выключатели запитывает электроприемники №2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.
• ШР-2 через линейные выключатели запитывает электроприемники № 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41.
• РП-1 через линейные выключатели запитывает электроприемники № 42,43.
• 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. Расчет электрических нагрузок цеха, выбор числа и мощности питающих трансформаторов

 

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

 

Таблица 2

№ п/п	Название помещения	Площадь помещения, м2	Удельная мощность помещения, Руд/м2	Мощность освещения активности, Рор, Вт	Мощность освещения реактивная, вар	Полная мощность, ВА	Расчет Тока Iр
1.	Склад	36	18	648	613	745	2,8
2.	Слесарная	36	20	720	238	828	3,8
3.	Компрессор -1	6	18	108	36	124	0,6
4.	Коридор	6	18	108	36	124	0,6
5.	Компрессор -2	6	18	108	36	124	0,6
6.	КТП	6	18	108	36	124	0,6
7.	Душевая	12	20	240	79	276	1,3
8.	Бойлерная	12	18	216	71	248	1,1
9.	Коридор-1	12	18	216	71	248	1,1
10.	Кабинет	12	20	240	79	276	1,3
11.	Граверная	12	20	240	79	276	1,3
12.	Распиловочная	144	20	2880	950	3312	15,1

Находим площадь помещения:

S (склад) = 3х12=36м2

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.

Определяем  расчетную ориентировочную осветительную  нагрузку(Рор):

Р(ор) = Р(уд) х S

Рор(склад) = 18х36 = 648 Вт.

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.

Далее представим расчет реактивной нагрузки:

Qр.осв = Рросв. х tqϕ

где tqϕ – соответствует характерному для приемников данной подстанции средневзвешенному значению коэффициента мощности. Для газоразрядных ламп tqϕ - равен 0,33.

Qр.осв(склад) = 648х0,33 = 613 Вт.

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.

Далее рассчитаем полную мощность, Sква

 

Sква (склад) = .

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.

Находи  расчетный ток (Iр)

Iр = S / U

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.

Расчет  электрических нагрузок производим методом коэффициента максимума. Пример приводим для компрессорной установки.

Это основной метод расчета электрических  нагрузок, который сводится к определению  максимальных (Р_м, Q_м, S_м) расчетных нагрузок группы электроприемников.

Рассчитываем установленную нагрузку Рн∑  для ШРА-1, ШР1-ШС1 по формуле:

Рн∑ = Рн × п,

Рн∑ = 45× 1=45кВт

Все значения Рн∑ для ШРА – 1, ШР1-ШС1 считается аналогично. Результаты заносим в колонку 4

Расчёты производятся для ШРА – 1и определяется модуль сборки   m, результат заносится в колонку 11

 

 

ШР1-ШС1 рассчитывается аналогично.

Определяем  среднюю активную мощность Рсм, среднюю реактивную мощность Qсм, среднюю нагрузку Sсм. Результат заносим в таблицу 3, колонка 9,10,11.

Пример  слиткообдирочный станок на ШРА-1.

Рсм=Ки×Рн∑

Рсм=0,17×45=7,65 кВт

 

Qсм=Рсм×tg

 

Qсм=7,65×1,17=8,9кВАР

 

 Sсм.=

 

Sсм.=

Для остальных Рсм, Qсм, Sсм электроприемников считается аналогично.

Результаты  заносятся в колонки 8; 9; 10 (таблица 3) соответственно.

Определяем  средний коэффициент использования  для ШРА -1:

 

Результаты  заносятся в колонкe 12 (таблица 3) соответственно.

Определяются  упрощенные варианты определения эффективного число электроприёмников  nэ по таблице 5.

Пример  для ШРА-1.

nэ = F (n, m, Ки.ср., Рн) = F (15 – 7,1 – 0,17, переменная)

n =9, т=18, Ки.ср.=0,15

п1=45*0,5=22,5

п1=1

Приемников  с единичной мощностью больше или равно 22,5 – один. Следовательно  п1=1.

п*=1/9=0,11

Р^*= 45/86,7=0,52

nэ = пэ*n;

пэ* по таблице 1.5.4

пэ*=0,61

nэ= 0,61*9=5,49

nэ=5,49

для ШР-1 рассчитывается аналогично.

ШС-1

n =6, т=2, Ки.ср.=0,76

6

3         0,76 0,2 2<3

пэ не определяется.

Определяем  максимальную активную нагрузку Рм, максимальную реактивную нагрузку Qм, максимальную полную нагрузку Sм результаты заносим в Таблицу 3 колонка 15,16,17.

 

Рм = Км×Рсм

Рм = 7,65×2,64=20,2 кВт

Qм = Км’×Qсм

Qм = 1,1×8,9=9,8 квар

Sм =

Sм =

Для остальных Рм, Qм, Sм электроприемников считается аналогично.

Результат заносится  в колонки 16,17,18 (таблица 3) соответственно.

Определяется  ток на РУ, результат заносится  в колонку 19 (таблица 3)

 

 

Определяется  ток на ШРА – 1, результат заносится  в колонку 19 (таблица 3)

ШР1-ШС 1 рассчитывается аналогично.

Найдём общую нагрузку Рм, Qм, Sм электроприемников по ШНН.

По империческим формулам   определяются потери в трансформаторе, результаты заносятся в колонки 16, 17, 18 (таблица 3), но без компенсации реактивной мощности

Рт = 0,02Sм (н. н.),

Qт = 0,1Sм (н.н.),

Sт = .

Рт = 0,02 кВт

Qт = 0,1 квар

Sт = квар

Определяем  удельную нагрузку на единицу площади  цеха:

, 

где S в.н. – мощность, необходимая для питания всех источников цеха, кВ·А;

                 F ц– площадь цеха, м².

 

Номинальная мощность трансформатора выбирается по формуле:

 

Выбираем  трансформатор ближайший больший  мощности – 100 КВА.

Двух трансформаторные подстанции проверяются на аварийный режим  работы, когда где Sрå - полная расчётная мощность трансформатора в кВ·А.

   один из трансформаторов  выйдет из строя по формуле: