Электроснабжение механического участка

• 1.1 Расчет электрических нагрузок цеха

• 2.1 Расчет освещения точечным методом
• 2.2 Проверка светового потока точечным методом
• 2.3 Аварийное освещение
• 2.4 Расчет освещения во вспомогательных помещениях
• 2.5 Расчет осветительной сети

• 7.1 Рассчитываем заземление инструментального цеха

1. Проектирование внутрицеховых электрических сетей

1.1 Расчет электрических нагрузок цеха

Расчет электрических нагрузок выполним методом упорядоченных диаграмм. Этот метод расчета электрических нагрузок сводится к определению максимальных расчетных нагрузок группы электроприемников.

где: где: — максимальная активная мощность

— максимальная реактивная мощность

— максимальная полная мощность

— коэффициент максимума активной мощности

— коэффициент максимума реактивной мощности

— средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену

— средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену

где: — номинальная активная групповая мощность, приведённая к длительному режиму, без учёта резервных электроприёмников

— коэффициент использования электроприёмников, определяется на основании опыта эксплуатации (табл. 1.5.1 [1])

— коэффициент реактивной мощности

(табл. 1.5.3 [1])

при отсутствии таблиц коэффициент максимума можно определить по формуле:

где: — средний коэффициент использования группы электроприёмников:

где: — суммарная активная мощность за смену группы электроприёмников

— суммарная номинальная активная мощность группы электроприёмников

— эффективное число электроприёмников

(табл. 1.5.2 [1])

где: — фактическое число электроприёмников в группе

— показатель силовой сборки в группе:

где: — номинальная, приведённая к длительному режиму, активная мощность, наибольшая в группе

— номинальная, приведённая к длительному режиму, активная мощность, наименьшая в группе

В соответствии с практикой проектирования систем электроснабжения установлено, что:

— при и эффективное число электроприёмников вычисляется по формуле:

В тех случаях когда следует принимать

— при принимать

— при и расчётная максимальная нагрузка принимается

где: — коэффициент загрузки

Расчётный ток для РП рассчитывается по формуле:

Данные расчётов сведём в таблицу:

Таблица 2 — Нагрузки по распределительным пунктам.

2. Расчет освещения в производственных помещениях

2.1 Расчет освещения точечным методом

электросеть освещение светораспределение нагрузка

Расчет освещения будет производить методом коэффициента использования.

В станочном отделении нормальная среда, поэтому будем использовать светильники типа HBТ 400.

Зависимость з (коэффициент использования) от площади, высоты и формы помещения учитывают комплексной характеристикой — индексом помещения:

где, S — площадь помещения (мІ);

A и B — стороны помещения (м);

h — расчетная высота (м);

где, H — высота помещения (м);

— расстояние от перекрытия до лампы светильника (м);

— высота рабочей поверхности (м);

Приминаем .

По таблице 8−2 [5], задаемся коэффициентами отражения: для пола; для стен; для пола .

По таблице 8−1 [5], определяем .

Определяем количество рядов светильников по формуле:

где, L — расстояние между рядами;

где, л — коэффициент, зависящий от кривой светораспределния светильника.

В нашем случае светильник НВО имеет в поперечной плоскости сечения кривую светораспределения типа Д — косинусная; л=1,4; (табл. 4−16 [1]).

Принимаем N=3.

Определяем число светильников в ряду:

где, E — норма освещенности для помещения (лк);

S — площадь (мІ);

Zкоэффициент минимальной освещенности;

k — коэффициент запаса ([6], таблица 4−16);

— поток выбранного светильника (лм).

Для данного помещения: E=200 (лк); z=1,15; k=1,5:

Исходя из конструктивных особенностей помещения, принимаем n=10.

Таблица 3 — Освещение в основном производстве

2.2 Проверка светового потока точечным методом

Точечный метод служит для расчета освещения рабочей поверхности, а также для проверки фактической освещенности в контрольных точках, являющиеся наименее освещенными.

Произведем расчет данным методом на участке штампов.

Первоначально принимается, что поток лампы в каждом светильнике равен 1000 лм. Создаваемая в этом случае освещенность называется условной и обозначается e.

Величина e зависит от светораспределения светильника и геометрических размеров:

h — высоты светильника над рабочей поверхностью;

d — расстояние от проекции светильника на рабочую поверхность до контрольной точки.

Для определения e воспользуемся изолюксами приведенными в каталоге «Световые технологии» для светильника марки HBO.

Рис. 1. Пространственный изолюкс для светильника НВТ.

В случае расчета освещенности на горизонтальной поверхности расстояние от источника света до конкретной точки, А определяется, как гипотенуза (рис. 2) определяется, как гипотенуза прямоугольного треугольника по выражению:

где — расчетная высота рабочей поверхности.

Освещенность на горизонтальной поверхности рассчитывают по формуле:

где, — коэффициент запаса, определяемый по ([5], табл.3), .

— коэффициент дополнительной освещенности, учитывающий освещенность, создаваемую от неучтенных светильников, стен, и потолка (принимается равным 1,1−1,2).

В случае, когда расчетная точка освещается несколькими источниками света, необходимо рассчитать освещенности от каждого источника, а искомая освещенность определяется как их сумма.

По заданной нормируемой освещенности определяем мощность лампы, необходимую для обеспечения этой освещенности на горизонтальной поверхности, расчетное значение светового потока лампы определяют по формуле:

По найденному значению светового потока выбирается лампа стандартной мощности и светового потока, значение которого отличается от не более чем на −10…+20%.

Рис. 2. Точки для определения освещенности.

Таблица 4 — Механическое отделение.

Определим необходимый поток лампы:

По данному световому потоку подбираем лампу ДРЛ-400 (24 000 лм). Отклонение светового потока составляет: для точки «А» — 8,50%; для точки «Б» — 4,86%, что укладывается в требуемый диапазон -10%…+20%.

Таблица 5 — Характеристика ртутных ламп

2.3 Аварийное освещение

Аварийное отключение рабочего освещения может вызвать нежелательные, а то и недопустимые последствия, вследствие чего помимо рабочего освещения необходимо применять аварийное или эвакуационное. В зависимости от характера освещаемого объекта это освещение согласно нормам должно служить различным целям:

обеспечить безопасное пребывание людей в помещении (или на участке территории) или их безопасную эвакуацию. По норме освещенность должна быть не менее 0,5 лк в зданиях и 0,2 лк на открытых пространствах.

обеспечить возможность временного продолжения работы или хотя бы доведения ее до определенного состояния. По нормам освещенность в этом случае колеблется в пределах 2−30 лк в зданиях и 1−5 лк на открытых пространствах. При этом освещенность на рабочих поверхностях должна создавать 5% освещенности рабочего освещения.

Для эвакуационного освещения предпочтительно использовать те же источники света, что и для рабочего освещения. Вообще же, могут применятся любые источники света, безусловно надежные в данных условиях и обеспечивающие быстрое перезажигание на мгновенных перерывах питания, происходящих при коммутационных операциях.

Эвакуационное освещение цеха выполним светодиодными светильниками прожекторного типа ССП 01−06−100 со светодиодами мощностью 100 Вт, 220 — напряжение. Световой поток светильника по паспорту светильника составляет: Флампы = 3000 лм. Требуемое количество светильников определим по формуле:

Принимаем количество светильников 12 штук.

2.4 Расчет освещения во вспомогательных помещениях

Расчет проводим упрощенным методом удельной мощности.

Произведем расчет количества светильников для бытового помещения. Марку светильников выберем: ALS. OPL, с люминесцентными лампами 2×36. Коэффициенты отражения для потолка, стен и пола равны:; ;, соответственно.

Определяем удельную мощность: .

Определяем количество светильников:

.

Приминаем N=4.

Для остальных помещений расчеты аналогичные. Их результаты сведем в таблицу.

Таблица 6 — Освещение во вспомогательных помещениях

2.5 Расчет осветительной сети

Мощность отходящей линии с учетом ПРА для щита рассчитывают

где, — активная мощность линии, кВт;

Момент линии, питающей сеть, определяется следующим образом:

где, — полная мощность щита, кВт, определяемая суммированием мощностей отходящих линий;

— длина, линии, питающей сеть, м.

Момент отходящей линии определяют по формуле:

Сечение кабеля, питающего сеть, выбирают по расчетному току, вычисляемому по формуле:

Из условия .

Определяем сечение питающего осветительные щитки кабеля:

где, с=79 — коэффициент для трехфазной линии 380/220 В для медного проводника и 48 для алюминиевого ([5], табл. 12.11);

S — сечение кабеля, ммІ;

— коэффициент приведения моментов ([5], табл. 12.12).

Потерю напряжения в линии, питающей щит, определяется:

Располагаемую потерю напряжения определяем по формуле:

Для отходящих линий сечение провода определяют:

где, — коэффициент для однофазных линий 220 В.

Потеря напряжения для выбранного провода отходящей линии:

По полученным расчетным данным выбирают щит, выключатели которого проверяют по условию .

Произведем расчет по формулам, указанным выше, результаты сведем в таблицу 7. Выбираем щиты освещения для ЩО-1 и ЩО-2 марки ОЩВ-12 на 12 отходящих линий и автоматическим выключателем на вводе, для ЩОА ОЩВ-3 на 3 отходящий линий и автоматическим выключателем на вводе. В данные щиты допустимо установить однополюсные автоматические выключатели марки ВА 27−49, и трехполюсные марки ВА 47−100

.

Приведем расчёт кабеля (ввода) и одной отходящей линии ЩО-1. Остальные провода рассчитываются аналогично.

Определяем момент линии питающей сети

Определяем момент отходящей линии.

; .

Определяем сечение кабеля питающего сеть:

Для питания щита выбираем кабель ВВГ 4×2,5 ммІ.

Определяем потерю напряжения в линии, питающей щит:

Определяем располагаемую потерю напряжения:

Определяем сечение провода для линии 1.

Выбираем провод ПВС 3×2,5. Для остальных линий расчет проводим аналогично.

Определим потери напряжения в отдельных линиях.

Для остальных отходящих линий расчет проводим аналогично.

Определяем расчетный ток щита:

Выбираем вводной аппарат защиты ВА 47−100 на номинальный ток 20 А с характеристикой В.

Определяем расчетные токи отходящих линий.

Выбираем автоматический выключатель ВА 27−49 на номинальный ток 2 А с характеристикой В.

Данные расчетов сводим в таблицу:

Таблица 7 — Расчет осветительной сети.

3. Выбор проводов, кабелей, шин, распределительных шкафов и их проверка. Выбор автоматических выключателей и РП

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой.

Это приводит к преждевременному износу изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.

Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппарат защиты, отключающий повреждённый участок.

Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты.

Наиболее современными автоматами являются выключатели серии ВА. Они имеют уменьшенные габариты, совершенные конструктивные узлы и элементы.

Аппараты управления и защиты выбираются по следующим условиям:

1. Номинальное напряжение

2. Номинальный ток расцепителя

3.Номинальный ток выключателя Определяем расчетный ток от пресса КА 213 до РП 1:

Выбираем автоматический выключатель марки ВА 47−63, трехполюсной, с током автомата 13A с C срабатывание электромагнитной защиты между 5 и 10 кратным значением номинального тока, условным током расцепителя, .

Аналогично выбираем автоматические выключатели для других станков, и заносим полученные сведения в таблицу:

Таблица 8 — Выбор автоматических выключателей для станков

Для питания кран-балок проведем расчет троллейной линии, т.к. она является более надежной и устойчивой к механическим воздействиям чем провод.

Троллейные линии применяются в крановых установках для двигателей подъёма, тележки и моста. Двигатели кранов работают в повторно-кратковременном режиме с низким коэффициентом использования. Троллейные линии крановых установок, где в качестве материала применяют угловую сталь или шинопроводы ШТМ, можно рассчитать методом, который сводится к выбору размеров угловой стали или серии ШТМ, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потере напряжения.

Рассчитаем номинальный и пусковой ток двигателя:

Потребляемая мощность при :

При среднем режиме работы кранов коэффициент спроса, определяем расчётный ток троллея, принимая, .

Кратковременный пусковой ток при пуске двигателя:

Так как в данном цехе установлено один мостовой кран, то выбираем троллейный шинопровод ШТМ — 72 на номинальный ток 630 А. Для выбранного шинопровода ШТМ 72 R=0,034 Ом/м, X=0,016 Ом/м. Тогда потери напряжения в ШТМ 72 при пусковом токе :

что составляет 8,8%.

Произведем расчет для кран-балки.

Рассчитаем номинальный и пусковой ток двигателя:

Потребляемая мощность при :

При среднем режиме работы кранов коэффициент спроса, определяем расчётный ток троллея, принимая, .

Кратковременный пусковой ток при пуске двигателя:

Так как в данном цехе установлена одна кран-балка, то выбираем троллейный шинопровод ШТМ — 72 на номинальный ток 630 А. Для выбранного шинопровода ШТМ 72 R=0,034 Ом/м, X=0,016 Ом/м. Тогда потери напряжения в ШТМ 72 при пусковом токе :

что составляет 0,1%.

Выбираем кабели из условия, что

Для сварочного аппарата, следовательно выбираем кабель АВВГ (4×35+1×26) с током

Выбранный кабель проверяем по потере напряжения

(В) Аналогично подбираем кабели для остальных станков и сводим в таблицу 9.

Таблица 9 — Выбор кабелей для станков

Аппараты защиты для распределительных пунктов, от которых питается группа ЭД выбираются по следующим условиям:

1. Номинальный ток расцепителя

2. Ток отсечки Аналогично выбираем автоматические выключатели для других сборок, и заносим полученные сведения в таблицу:

Таблица 10 — Выбор автоматических выключателей для РП

Для распределительных щитков выбираем ящики марки ЩРВ из металлического материала. Данные распределительные щиты универсальные и позволяют устанавливать в коробе распределительного щита от 2 до 24 автоматических выключателей. В зависимости от количества приёмников, данные ящики будут комплектоваться соответствующим количество аппаратов защиты. Также, конструкция распределительных щитов марки ЩРВ позволяет устанавливать вводные аппараты защиты.

4. Определение суммарной нагрузки с учётом освещения

Суммарную нагрузку цеха находят путем простого арифметического сложения полных суммарных мощностей силовой и осветительной нагрузки.

Где, для того чтобы найти сначала проведём ряд вычислений

Расчетная мощность освещения:

где, — коэффициент спроса осветительной нагрузки.

5. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции

Найдём коэффициент мощности для всего цеха:

Минимально допустимый коэффициент мощности равен 0,92, следовательно, требуется компенсация реактивной мощности.

Рассчитаем КУ и данные сведём в таблицу:

Таблица 11 — Расчёт компенсирующего устройства

Исходя из этого выбираем КУ: УКН 0,4- 100УЗ.

Фактический будет:

легко определить из: , что находится в нужном диапазоне.

Определим потери в трансформаторе:

Находим мощность трансформатора исходя из того, что потребители 3 категории, поэтому коэффициент загрузки можно взять равным 0,85…1.

Выбираем трансформатор ТМ 400/10/0,4.

Таблица 12 — Характеристика трансформаторов

6. Расчет токов КЗ

Точки КЗ выбираются на шинах и на вводах в электроприемник. Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника.

Для определения токов КЗ используются следующие соотношения:

1) 3 — фазного, (кА):

где: — линейное напряжение в точке КЗ, (кВ);

— полное сопротивление до точки КЗ, (Ом)

2) 2 — фазного, (кА):

3) 1 — фазного, (кА):

где: — фазное напряжение в точке КЗ, (кВ);

— сопротивление петли «фаза-ноль», (Ом);

— сопротивление трансформатора однофазному замыканию, (Ом)

4) Ударного тока, (кА):

где: — ударный коэффициент, определяется по графику (рис. 1.9.1. [1])

5) Действующее значение ударного тока, (кА):

где: — коэффициент действующего значения тока:

6) Сопротивления определяются следующим образом:

— для трансформаторов по табл. 1.9.1 [1]

— для коммутационной аппаратуры по табл. 1.9.3. [1]

— для питающих линий по табл. 1.9.5 — 1.9.7.

Сопротивления на ВН приводится к НН по формулам:

где: и — сопротивления, приведенные к НН, (Ом);

и — сопротивления, приведенные к ВН, (Ом).

Данные расчета сводим в таблицу:

7. Расчет контура заземления

7.1 Рассчитываем заземление инструментального цеха

Размеры цеха: м. Напряжение ЛЭП. Длина воздушной линии от ГПП до ТП. Грунт в районе цеха — суглинок с удельным сопротивлением. Глубина заложения. Климатический район — 3. Вид ЗУ — рядное. Вертикальный электрод — круглая сталь,. Горизонтальный электрод — полоса (40×4 мм).

Расчетное сопротивление одного вертикального электрода определяется по формуле:

где: — коэффициент сезонности для вертикального заземлителя ([1], табл. 1.13.2).

Расчетный ток замыкания на землю:

где: , — длина электрически связанных воздушных и кабельных линий электропередачи.

Определим предельное сопротивление совмещенного ЗУ:

Требуемое сопротивление заземлителя по стороне НН:

Количество вертикальных электродов:

— без учета экранирования (расчетное):

Принимаем .

— с учетом экранирования

где: — коэффициент использования вертикального электрода, определяется по ([1], табл. 1.13.5)

Принимаем .

Размещаем ЗУ на плане (рис. 3).

Рис. 3. План ЗУ кузнечно-прессового цеха

Так как выбрано, то .

Минимальное расстояние от объекта — 1 м.

Длина периметра равна:

Определяем уточненное значение сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

где: — коэффициент использования горизонтального электрода ([1], табл. 1.13.5);

— ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя .

Определяем фактическое сопротивление ЗУ

следовательно, ЗУ будет эффективным.

1. Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. — М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.

2. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г. М. Кнорринга. — Л.: Энергия, 1976

3. Электроэнергетический справочник в 4 т. Т 3. / Под ред. В. Г. Герасимова. — М.: МЭИ, 2004

4. Правила устройства электроустановок. 7-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2005 г.

5. Электрическое освещение: справочник / В. Б. Козловская и др. — 2-е изд. — Минск: Техперспектива, 2008.

6. СП 52.13 330.2011 Естественное и искусственное освещение.