Разработка системы электроснабжения сварочного участка цеха

Введение

Не одно промышленное предприятие в мире в настоящее время не обходится без потребления электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен километров.

Поэтому очень остро для систем электроснабжения промышленных предприятий стоят вопросы оптимизации потерь мощности и электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем электроснабжения.

В настоящее время при разработке систем электроснабжения промышленных предприятий стараются максимально приблизить источники высокого напряжения 35−220 кВ и электроустановкам потребителей с ПГВ, размещаемые рядом с энергоемкими производственными корпусами; резервирование питания для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС и в самих элементах.

Целью данной работы является создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения сварочного участка цеха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

Исходными данными на проект служат:

1. План расположения оборудования цеха.

2. Мощности электроприемников цеха.

1. Расчет силовой нагрузки Расчет силовой нагрузки производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная нагрузка цеха для выбора трансформаторов цеховой КТП. На втором этапе определяются нагрузки по группам подключения электроприемников, перечень которых дан в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Перечень электроприемников

Мощности кранов с повторнократковременным режимом работы необходимо привести к длительному режиму по формуле:

(1.1)

Здесь P_ном — Приведенная к длительному режиму мощность;

S_n — паспортная мощность;

ПВ — продолжительность включения, о.е.

кВт

кВА

кВт Расчет суммарной цеховой нагрузки выполнен в таблице 1.2 в следующем порядке.

Для каждой группы одинаковых электроприемников (ЭП) определены значения коэффициента использования К_иi и коэффициента мощности tg?_i по [1,табл.1.5.1].

Средние активные P_cpi и реактивные мощности Q_cpi каждой группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам:

(1.2)

(1.3)

Где P_номi — номинальная мощность одного электроприемника в i-ой группе, кВт.

Средневзвешенные коэффициенты К_иср и tg?_cp по цеху в целом определялись по формулам:

(1.4)

(1.5)

Здесь P_{ном ?} — суммарная номинальная мощность электроприемников всех электроприемников цеха, кВт.

Эффективное число электроприемников находится по формуле:

(1,6)

Где Р_{ном max} — наибольшая номинальная мощность одного электроприемника цеха.

Коэффициент расчетной нагрузки K_p определяется по [2, табл. 2] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников

Расчетная активная и реактивная нагрузка цеха в целом:

(1.7)

(1.8)

Таблица 1.2. Расчет электрических нагрузок для трансформаторов КТП

2. Расчет осветительной нагрузки Кроме силовой нагрузки в цехе имеется осветительная нагрузка, расчетная величина которой определяется по формуле (2.1)

P_р.о.= Р_уст • К_с • К_ПРА, (2,1)

Где: Р_уст — Установочная мощность ламп;

К_с — коэффициент спроса;

К_ПРА — Коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Для определения установочной мощности ламп необходимо найти их количество, которое зависит от размещения светильников в цехе.

Размещение светильников в плане и в разрезе цеха определяется следующими размерами:

Н=8м, Н_в=4м — заданными высотами цеха и вспомогательных помещений;

h_c= 2м — расстоянием светильника от перекрытия;

h_п= Н — h_c — высотой светильника над полом;

h_p = 1 м — высотой расчетной поверхности над полом;

h = h_п — h_p — расчетной высотой;

L — расстояние между соседними светильниками или рядами ламп;

I — расстояние от крайних светильников до стены.

Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте ?=L / h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживании, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии.

При лучшем освещении легче обнаруживаются недостатки, допускаемые при обработке деталей и, следовательно, улучшается качество продукции. В свою очередь, недостаточное или нерациональное освещение могут стать причиной повышения травматизма, так как при недостаточной освещенности затрудняется различение опасных частей станков.

Существуют два вида освещения: естественное и искусственное.

Роль естественного освещения в обеспечении благоприятных условий труда на производстве очень велика. За счет дневного света в помещениях можно добиться высокого уровня освещенности на рабочих местах; естественный свет наиболее привычен для глаза человека.

Для искусственного освещения в настоящее время используют несколько видов источников света. Основными из них являются лампы накаливания, люминесцентные лампы, специальные лампы с повышенной световой отдачей — ртутные высокого и сверхвысокого давления.

Для освещения сварочного участка цеха предварительно выбираем светильники РСП 05−700−001с ртутно-кварцевыми лампами с исправленной цветностью типа ДРЛ. Для выбранного светильника РСП 05−700−001, имеющего глубокую кривую силы свечения по [3,с.260,таблица 10.4] принимаем ?=1. Для освещения вспомогательных помещений выбраны светильники ЛПО 12−2×40−904 с люминесцентными лампами ЛБ, для которых ?=0,9.

Находим значение расчетной высоты h для цеха и вспомогательных помещений по формуле:

(2.2)

Следовательно, расстояние между рядами светильников в цехе и во вспомогательных помещениях:

(2.3)

В соответствии с полученными значениями L выполнено размещение светильников в сварочном участке цеха которое показано на рисунке 2.1.

Рисунке 2.1

Для определения мощности ламп методом коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый для получения нормы освещённости:

(2.4)

Где Ф — световой поток одного светильника, лм;

Е_н — нормированная минимальная освещенность, лк;

К_зап = 1,5 — коэффициент запаса;

S — площадь помещения, m²;

z = 1,15- коэффициент неравномерности для ламп ДРЛ;

?- коэффициент использования светового потока, о.е.;

Nчисло светильников.

Для остальных помещений по формуле (2.4) при подстановки в неё вместо числа светильников N числа рядов n люминесцентных ламп рассчитывается световой поток ламп одного ряда.

Норма освещенности для станочного отделения цеха — Е_Н.i =300лк [4,c.94−100.]

Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения i:

(2.5)

Здесь, А — длина помещения, m;

В — ширина помещения, m.

Индекс помещения для механического отделения цеха согласно плану:

Кроме индекса помещения, для нахождения коэффициента использования светового потока необходимо знать коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности. Для чистого бетонного потолка, бетонных стен с окнами и темной расчетной поверхностью: р_п= 70%, р_с=50%, р_р=30% [4,табл.5−1] .

По [4,табл.5−9] определили коэффициент использования светового потока для половины механического отделения -?= 90%.

В соответствии с планом размещения светильников (рис. 1.1.) определяем требуемый световой поток для половины механического отделения

лм По [4, табл.2,15] выбираем лампы ДРЛ 400, имеющие мощность ламп Р_ном = 400 Вт и световой поток Ф_ном =23 500лм. Световой поток выбранных ламп отличается от расчетного значения на 2,2%, что допустимо [3,с.261].

Индекс помещений для сварочного поста-1:

[4,табл.5.11].

Требуемый световой поток для двух рядов светильников в сварочном посту-1:

Выбираем лампы ЛБ40−1, имеющие мощность P_ном =40 Вт и световой поток Ф_ном = 3000 лм.

Определяем число светильников N в одном ряду:

(2.6)

Здесь 2- число ламп в одном светильнике ЛПО12−2×40−904:

Суммарная длина N светильников ЛПО12−2×40−904

(2.7)

Здесь L₁ = 1,54m — длина одного светильника ЛПО12−2×40−904 [4,табл.3−9].

Аналогичным образом рассчитано число светильников и их суммарная длина для остальных помещений, расчет показан в таблице 2.1. При этом для всех остальных помещений выбраны светильники ЛПО12−2×40−904 с лампами ЛБ40−1

Общее число светильников ЛПО12−2×40−904 в цехе: N_л =54

Таблица 2.1. Расчет числа светильников для помещений цеха

Общее число ламп ЛБ-40 в цехе: N_л=108

Число ДРЛ400: N_д=36

Установленная мощность ламп:

(2.8)

Р_уст= 36· 400+108·40=14 400+4320=18 720 Вт.

По [3,с 271] определили значение коэффициентов спроса и учета потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп и ламп ДРЛ: К_с=0,95; К_{ПРА Л} = 1,2; К_{ПРА Д} = 1,1. Следовательно, осветительная нагрузка цеха:

P_ро=14,4•0,95· 1,1+4,32·0,95·1,2=19,97 кВт;

Q_ро= P_ро•tg?_o=19,97•0.33=6,59 кВАр Таким образом, полная нагрузка цеха, с учетом осветительной нагрузки составляет:

Р_р?= P_{цех р}+ Р_ро (2.9)

Q_р?=Q_{цех р}+Q_ро (2.10)

Р_р?= 392,0724+19,97=412,04 кВт.

Q_р?= 291,4748+6,59=298,064 кВАр.

3. Выбор трансформаторов Принимаем, что на рассматриваемом объекте имеется складской резерв трансформаторов, тогда с учетом того что потребители цеха имеют только 2 и 3 категории по надежности электроснабжения, принимаем что подстанция выполняется однотрансформаторной [3,с.106].

Расчетную мощность трансформатора определяем по формуле

(3.1)

здесь К_з = 0,9 -рекомендуемый коэффициент загрузки для однотрансформаторной ТП [3,с. 103].

кВА

Выбираем трансформатор ТМ-630/10

Определяем реактивную мощность, которую целесообразно передавать через силовой трансформатор из сети 10 кВ в сеть 0,4 кВ [3,с.106]:

(3.2)

кВАр Находим мощность низковольтных компенсирующих установок (НКУ) [3.с.106]:

(3.3)

Мощность НКУ, необходимых для сведения потерь электроэнергии в распределительной сети к минимуму:

(3.4)

Расчетный коэффициент? зависит от схемы питания цеховой подстанции и расчетных параметров К_р1 и К _р2, которые определяются по [3,с.108−109,таблицы 4.6и4.7]: К_р1=9 К_р2 =2 (при длине питающей линии 50 м). Принимаем, что цеховая ТП получает питание по радиальной схеме, тогда по[3,c.108−109,рисунок 4.86] найдено, что? =0,42, следовательно:

Q_НКУ2=298,064−97,92−0,42· 630=-64,45 кВАр

4. Выбор системы электроснабжения

4.1 Разработка системы электроснабжения Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

— обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

— быть удобные и безопасные в эксплуатации;

— иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведенных затрат);

— иметь конструктивное исполнение, обеспечивающие применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитывают на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Рекомендуется применять магистральные схемы с числом отходящих от ТП магистралей, не превышающим числа силовых трансформаторов.

Распределительные магистрали предназначены для питания приемников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630А. Питание их осуществляют от главных магистралей или РУ низшего напряжения цеховой подстанции.

Магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если тому не препятствуют территориальные расположения нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели.

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха.

Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляют самостоятельными линиями от силовых пунктов, располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Рекомендуется использовать как наиболее дешевые силовые пункты с предохранителями (типов СП, СПУ, ШРСУЗ). Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат на электрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

Рис. 4.1. Схема электроснабжения цеха

4.2 Расчет электрических нагрузок Для данного проекта выбрана радиальная схема электроснабжения, расчет которой выполняется по алгоритму, показанному в главе 1 данного проекта. Разница заключается в том, что электроприемники распределяются по подключениям, для каждого из которых расчетная нагрузка определяется по отдельности. При этом коэффициенты расчетной нагрузки находятся по [2,табл. 1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников для данного подключения К_р=f (К_и.ср, n_э). Расчет выполнен в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Расчет электрических нагрузок низковольтной сети по группам подключения

5. Выбор сечения проводников

5.1 Выбор сечений кабелей к силовым пунктам и распределительным щитам Выбор сечений кабелей к силовым пунктам и распределительным осуществляется по расчетному току, который определяется по формуле:

(5.1)

здесь Р_р, Q_р — расчетные значения активной и реактивной мощностей, текущих по проводнику.

Выбираем провод АВВГ-3×95, С длительнодопустимым током I_дл.доп.=170А.

Аналогичным образом выбираются остальные провода и кабели, результаты расчетов сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Выбор питающих кабелей.

Расчетный ток электроприемников, присоединяемых к РЩ или СП, определяется по фактически потребляемой мощности ЭП по формуле [3,с.292]:

(5.2)

где P_ном— номинальная активная мощность электроприемника, кВт;

U_ном— номинальное линейное напряжение сети, кВ;

Cos?- номинальный коэффициент мощности нагрузки;

?- номинальный КПД электроприемника.

Для токарных станков показанных на плане цеха под номером 14−16:

Для питания станка выбираем провод АВВГ — 3×10 с длительно допустимым током I_дл.доп=38А.

Аналогично выбираются сечения питающих проводов для остальных ЭП, результаты сведены в таблицу 3.2.

Таблица 5.2. Выбор сечения проводников к ЭП

5.2 Расчет сечения проводов для осветительных сетей Выбор проводников для осветительных сетей произведен по условию минимума расхода проводникового материала. Осветительная сеть выполняется как трехфазной для ламп ДРЛ, так и однофазной — ЛБ, но распределение светильников по фазам выполнено таким образом, что в целом по цеху осветительная нагрузка является симметричной.

Выбор сечений проводников для каждого из участка проведем по формуле:

(5.1)

здесь F — сечение данного участка сети;

М — момент нагрузки данного участка;

С — коэффициент, зависящий от материала проводника. С =46 для меди;

?U_доп =4,1% - располагаемые потери напряжения осветительной сети, зависящие от мощности трансформатора (630 кВА), его коэффициента загрузки (0,9) и коэффициента мощности (0,85) [4,табл.12−6].

Определяем моменты нагрузки участков осветительной сети.

M_i=P_свi•N_свi•L_прив, (5.2)

здесь P_св — мощность светильника, равная мощности лампы.

N_св — Число светильников на участке;

L_прив= L_0i+0,5•L_i,

Где L_0i — длина от ЩО до первого светильника, м;

L_i — длина от первого светильника до i-го светильника, м;

Определяем момент и сечение проводника на участке 1 — 2:

М₁₋₂= 0,4•18· (6+0,5•91)=370,8 кВт•м Аналогично находим моменты для остальных участков, расчеты сводим в таблицу 5.3.

Определяем момент на участке 0−1 (ГРЩ1 до ЩО);

(5.3.)

F=(370,8+478,8)+1,85•(46,656+37,824+32,832+7,2+30,24+47,424)/46•4,1=6,487 мм².

Принимаем ближайшее большее по стандарту сечение — 6 мм².Выбираем кабель АВВГ-3×10[5,с.291,340].

Определяем токовую нагрузку для участков трехфазной осветительной сети:

(5.4)

Определяем токовую нагрузку для участков однофазной осветительной сети:

(5.5)

Проверяем сечение проводника по длительной токовой нагрузке: I_p?I_дл.доп

Аналогично производим расчет для остальных участков осветительной сети. Расчетные данные заносим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 Выбор сечения проводников для освещения

Для защиты осветительных установок выбираем автоматические выключатели АЕ2046МП-100 (I_ном =63А, I_{рас•ном} = 156А) и ВА51−31−1 для однофазных приемников.

6. Выбор оборудования В сетях до 1 кВ защиту электрооборудования выполняют плавкими предохранителями и расцепителями автоматических выключателей.

6.1 Выбор предохранителей Плавкий предохранитель предназначен для защиты электрических установок от коротких замыканий и перегрузок. Основными его характеристиками являются ток плавкой вставки I_{ном вст}, номинальный ток предохранителя I_{ном пр}, номинальное напряжение предохранителя U_{ном пр}, номинальный ток отключения предохранителя I_{ном откл}, защитная (времятоковая) характеристика предохранителя.

Номинальным током плавкой вставки называют ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы в нормальном режиме. Номинальный ток предохранителя — это ток, при длительном протекании которого не наблюдается перегрева предохранителя в целом. Необходимо иметь в виду, что в предохранителе может использоваться плавкая вставка с номинальным током, меньшим номинального тока предохранителя. Номинальное напряжение предохранителя определяет конструкцию предохранителя и длину плавкой вставки. Отключающая способность предохранителя характеризуется номинальным током отключения, являющимся наибольшим током КЗ, при котором предохранитель разрывает цепь без какихлибо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.

Наибольшее распространение в сетях до 1 кВ получили предохранители типа НПН (насыпной неразборный) и типа ПН2 (насыпной разборный).

Различают плавкие предохранители инерционные (типа ИП), способные выдерживать значительные кратковременные перегрузки, и безинерционные (типов НПН, ПН2) с ограниченной способностью к перегрузкам.

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

U_ном.пр? U_c, (6.1)

I_ном.пр? I_p.max, (6.2)

Где U_c -номинальное напряжение сети;

I_p.max — максимальный рабочий ток.

Плавкая вставки для безинерционных предохранителе выбирается следующим образом:

I_{ном.вст}? I_p.max, (6.3)

I_{ном.вст}? i_n./К_пер, (6.4)

Где i_n — пусковой ток одного двигателя.

К_пер — 2,5 коэффициент перегрузки для легких условий пуска[3,с.284]

Выбор предохранителей для токарного станка № 27:

U_c= 0.4 кВ;

I_p.max =7,47 А

i_n./К_пер=7,5· 7,47/2,5=22,41А.

Выбираем предохранитель типа НПН2−60 с током плавкой вставки I_{ном вст} = 63А.

Аналогично выбираются предохранители для остальных ЭП, результаты представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Выбор предохранителей

6.2 Выбор автоматических выключателей Наряду с плавкими предохранителями в установках напряжением до 1 кВ широко применяют автоматические воздушные выключатели, выпускаемые в одно-, двухи трехполюсном исполнении, постоянного и переменного тока.

Автоматические выключатели снабжают устройством релейной защиты, которое в зависимости от типа выключателя выполняют в реле токовой отсечки, максимальной токовой защиты или двухступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные и тепловые реле.

Эти реле называют расцепителями.

Конструктивно автоматические выключатели намного сложнее предохранителей и представляют собой сочетание выключателя и расцепителя. Номинальным током автоматического выключателя I_ном.а называют наибольший ток, при протекании которого выключатель может длительно работать без повреждений. Номинальным напряжением автоматического выключателя U_ном.а называют указанное в паспорте напряжение, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот выключатель предназначен. Номинальным током расцепителя I_{ном.рас} называют указанный в паспорте ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывание расцепителя. Током уставки расцепителя называют наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает.

При выборе уставок тока срабатывания автоматических выключателей необходимо учитывать различия в характеристиках и погрешности в работе расцепителей выключателей. Существуют следующие требования к выбору автоматических выключателей:

— Номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети;

— Отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемому элементу:

— Номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу.

I_{ном.рас}? I_p.max; (6.5)

Автоматический выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента, поэтому ток уставки замедленного срабатывания регулируемых расцепителей следует выбирать по условию:

I_{ном.рас} ?(1,1: 1,3) I_p.max; (6.6)

При допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать; это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию

I_{ном.рас} ?(1,25: 1,35)· i_пик; (6.7)

где I_пик — пиковый ток.

Пиковый ток рассчитывается по формуле:

i_пик= i_п.max+(I_p-k_и•i_ном.max), (6.8)

здесь i_п.max — наибольший из пусковых токов двигателей группы приемников;

I_р — расчетный ток группы приемников;

k_и — коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;

i_ном.max — номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Выбор автоматического выключателя, защищающего РЩ1:

I_p.max=68,65 A,

I_пик.= 7,5•62,26+(68,65−0,16•62,26)=525,64А,

1,2· I_p.max =1,2· 68,65=82,38 А

1,25· i_пик=1,25•525,64=657,05А Выбираем автоматический выключатель марки ВА-88−32 [1,табл.А.6]:

I_ном.а =100 A

U_ном.а =0,4 кВ,

I_{ном.рас} =125 A;

I _{рас.ном.э} =1250 A

Аналогично выбираем остальные автоматические выключатели, результаты показаны в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Выбор автоматических выключателей

электроснабжение трансформатор проводник замыкание

7. Расчет токов короткого замыкания Для проверки выбранного электрооборудования необходимо провести расчет токов трехфазного короткого замыкания.

7.1 Расчет токов трехфазного КЗ Для расчетов тока КЗ составляем схемы замещения для всех типовых расчетных точек КЗ (Ввод ГРЩ1 и наиболее удаленный ЭП) Составленные схемы предоставлены на рисунке 7.1)

Рисунок 7.1. Схемы для расчетов тока КЗ в типовых точках.

Сопротивление системы, приведено к напряжение 0,4 кВ

(7.1)

здесь I_откл=20 кА — среднее значение отключающей способности современных выключателей 6 кВ.

Сопротивление трансформатора ТМ-630 [6.табл.2.50] приведенных к стороне 0,4 кВ:

; (7.2)

(7.3)

R_т=3,1 мОм;

Q_т=13,6 мОм

Сопротивления кабельных линий определяются по удельным сопротивлениям [6. c. 138,139] и их длине:

Z=z_уд· L, (7.4)

Л1:

R₀=1,69· 50·2=169 мОм

X₀=0,606· 50·2=60,6 мОм Л2:

R₀=8,51· 46=391,46мОм;

X₀= 2,274· 46=104,6 мОм Л3:

R₀=12,5· 12=150 мОм;

X₀= 0,116· 12=1,39 мОм Находим сопротивление автоматических выключателей

Zкв1- R₀=0,25; X₀=0,1 мОм

Zкв2- R₀=7; X₀=4,5 мОм Сопротивление плавкой вставки предохранителя перед ЭП 34

Rпр=40мОм [6, табл. 2.54]

R_рез=760,81 мОм; X_рез=185,23 мОм Результирующее сопротивление при КЗ на ЭП-34:

(7.5)

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на ЭП-34:

(7.6)

Аналогичным образом найдены токи трехфазного КЗ для остальных типовых точек КЗ.

Ударный ток находится по формуле[6,с.127]:

(7.7)

где К_уд — ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а. Постоянная времени [6,с.125] и ударный коэффициент [7,с.46]:

(7.8)

(7.9)

Таблица 7.1 Расчет токов КЗ

8. Проверка сечений выбранных проводников и коммутационно-защитной аппаратуры

8.1 Проверка выбранных сечений кабелей по потере напряжения Потери напряжения рассчитываются по формуле:

?U-v3· I_p·(r_удcos?+x_удsin?)·L/1000, (8.1)

где I_p— расчетный ток в кабеле, А;

r_уд, х_уд— удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля;

L — Длина кабельной линии Определяем потерю напряжения в проводе ЭП 34, который является наиболее удаленным от ТП:

?U=v3· 13,58·(12,5·0,5+0,116·0,8)·12/1000=1,8 В, Складывая данное значение с аналогично найденными потерями в кабельной линии от ТП к ГРЩ1 (1,3В) и в РЩ4 (3,5В), получаем наибольшую потерю напряжения в размере 6.6, что составляет 1,7% при допустимых 5%. Следовательно, кабель, питающий РЩ, и кабель к ЭП 34 успешно прошли проверку по допустимой потере напряжения.

8.2 Проверка выбранных сечений кабелей по условию соответствия выбранному аппарату МТЗ.

Принятые сечения проводов и жил кабелей должны соответствовать защитному устройству:

I_дл.доп.?_Iз· k_защ, (8.2)

где I_з — параметр защитного устройства (ток срабатывания, номинальный ток);

k_защ — коэффициент защиты [3,табл.7.6].

Проверка выполнения условия (8.2) сделана в таблицах 8.1и 8.2 из которых хорошо видно, что условие (8.2) везде соблюдается Таблица 8.1. Согласование питающих кабелей и выключателей

Таблица 8.2. Согласование сечений проводов и предохранителей у ЭП

8.3 Проверка выключателей по токам КЗ Выбранные выключатели должны удовлетворять требованиям чувствительности: минимальный ток КЗ в самой удаленной точке защищаемой линии должен быть больше номинального тока расцепителя замедленного срабатывания не менее чем в 3 раза [3,с.291]:

I_откл > I⁽³⁾_п0, (8.4)

Условие (8.4) также соблюдается во всех выключателях (таблица 8.4).

Таблица 8.4. Проверка автоматических выключателей

9. Технико-экономическое обоснование Для сравнения экономической оценки вариантов технических решений в качестве одного из показателей используется суммарные затраты, представляющие собой сумму капиталовложений и издержек за срок службы объекта:

З = К_ОБЩ + И (9.1)

где З — сумма дисконтированных затрат;

К_ОБЩ — капитальные затраты в год t;

И — эксплуатационные издержки в год t;

В формуле (9.1) амортизационные отчисления на реновацию а_р в составе И не учитываются, поскольку в условиях рыночных отношений в экономике источником финансирования капитальных вложений (на новое строительство или замену выбывающего объектов) могут быть любые поступления: кредиты банков, накопленная прибыль и др. При этом амортизационные отчисления могут расходоваться не только на финансирование К_ОБЩ, но и на другие цели.

Критерием для выбора варианта развития сети, её части или отдельного объекта является минимум суммарных дисконтированных приведенных затрат.

Капитальные вложения (K), как и все экономические показатели сравниваемых вариантов должны определяться в прогнозных ценах одного уровня и по источникам равной достоверности.

Расчеты капитальных вложений при отсутствии сметных данных могут применяться по укрупненным стоимостным показателям с применением индексов пересчёта на дату разработки проектных материалов. Одни и те же элементы, повторяющиеся во всех вариантах, не учитываются.

Эксплуатационные издержки (И_t) определяются по выражению:

И= И_ОГ +И_ПОТ, (9.2)

где И_ОГ — общие годовые эксплуатационные расходы по электросетевому объекту без учета затрат на амортизацию.

И_ПОТ — затраты на возмещение потерь электроэнергии? И_t рассчитываются по формуле:

И_ПОТ =?W•Ц, (9.3)

где ?W — расчетные потери электроэнергии в сети, вызванные вводом объекта;

Цтариф на электроэнергию, Ц=3,06 руб.

При оценки затрат на возмещение потерь величина тарифа на электроэнергию принимается с учетом:

— рынка электроэнергии (оптового или регионального);

— напряжения сети;

— района размещения потребителя.

Тариф на электроэнергию. В структуре тарифного меню должны быть в обязательном порядке представлены двухвставочные, одновставочные, зонные тарифы, как по часам суток и времени года, так и интегральные, в разрезе объемов потребления и уровней напряжения.

Расчетные потери в сети определяются по следующим формулам:

Время максимальных потерь для сетевого района определяется по эмпирической формуле:

?=(0,124+Т_max / 10 000)² · 8760, (9.4)

где? — время максимальных потерь в линии, ч.

Т_max — время максимальной нагрузки для инструментального цеха, 2200ч.

Потери в двухобмоточных трансформаторах

(9.5)

где ?Р_х и? Р_к — потери холостого хода (потери в стали) и потери короткого замыкания (КЗ), кВт

S_нагр — мощность нагрузки потребительской подстанции, кВ•А;

S_ном.т — мощность трансформатора, кВ•А;

?- время максимальных потерь потребителя, питающегося от данной подстанции, ч. Определить? можно по (9.4) но Т_max в этом случае для каждой нагрузки имеет своё значение.

Сравним два варианта питания сварочного участка цеха, первый от одного трансформатора ТМ-630/10 с мощностью 630 кВА и второй — два трансформатора ТМ-250/10 с суммарной мощностью 500 кВА. Сравнение приведено в таблице 9.1.

Таблица 9.1 Сравнение трансформаторов

Данные для экономического сравнения взяты в ценах на 2008 год.

По приведенному сравнению видно, что экономически выгодно устанавливать один трансформатор ТМ-630/10 с мощностью 630 кВА.

Заключение

В данном курсовом проекте разработана схема электроснабжения сварочного участка цеха. В начале проектирования была определена расчетная нагрузка цеха в целом, по которой выбран силовой трансформатор ТМ-630/10.

Система электроснабжения цеха состоит из ТП с одним трансформатором ТМ-630/10, кабельных линий, питающих СП и отдельные электроприемники, коммутационно-защитной аппаратуры (автоматических выключателей и предохранителей).

Проектирование системы внутреннего электроснабжения основывается на общих принципах построения схем внутризаводского распределения электроэнергии. Основными критериями при проектировании являются техническая применимость и экономичность проекта. 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.

В данной работе было рассчитано искусственное освещение цеха, выбраны светильники и лампы, рассчитано их количество и расположение. Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности.

Все выбранное оборудование было проверено на стойкость к токам КЗ и согласованность между собой.

Библиографический список

1. Барыбин Ю. Г. «Справочник по проектированию электроснабжения», М.: «Энергоатомиздат», 1990.

2. Блок В. М.: «Пособие к курсовому и дипломному проектированию», М.: «ВШ», 1990.

3. Неклепаев Б. Н. «Электрическая часть электростанций», М.: «Энергоатомиздат», 1989.

4. ПУЭ, М.: «Энергоатомиздат», 2000.

5. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под ред. Барыбина Ю. Г., Федорова Л. Е. и др., М.: «Энергоатомиздат», 1991.

6. Справочник электромонтера. Под ред. А. Д. Смирнова. Смирнов Л. П. Монтаж кабельных линий, М.: Энергия, 1968.

7. Трунковский А. Е. «Обслуживание электрооборудования промышленных предприятий», М: Высшая школа, 1977.

8. Фёдоров А. А., Старкова Л. Е. «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования», М.: «Энергоатомиздат», 1987.

9.Шеховцов В. П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения.» «М.Форум-Инфа-М», 2005.

10. Конюхова Е. А. «Электроснабжение объектов» М.:" АКАДЕМИЯ", 2004.