Электроснабжение угольной котельной

Министерство образования Республики Коми Государственное Автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Республики Коми

«Сыктывкарский индустриальный колледж»

Курсовой проект по дисциплине: «Электроснабжение отрасли»

Тема: «Электроснабжение угольной котельной»

Специальность: 140 613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»

Выполнил студент группы МЭ-4

Мелехин А.В.

Проверил: Бойчак А.С.

Сыктывкар 2012

Содержание Введение

1. Расчётная часть

1.1 Расчёт электрических нагрузок цеха

1.2 Выбор схемы цеховой сети

1.3 Расчёт сечения питающей линии

1.4 Выбор аппаратов защиты силовой распределительной сети

1.5 Расчёт осветительной сети цеха

1.6 Составление схемы осветительноё сети

1.7 Расчёт и выбор сечения осветительной сети

1.8 Выбор аппаратов защиты осветительной сети

1.9 Выбор щитов силовых и осветительных сетей Заключение Библиографический список

Введение

При проектировании системы электроснабжения предприятия должны обеспечиваться:

1. высокая эффективность капитальных вложений и материальных затрат при сооружении системы;

2. надежность электроснабжения промышленных объектов и эффективность использования всех элементов системы при ее нормальной эксплуатации.

Основой для проектирования системы электроснабжения являются данные расчета электрических нагрузок отдельных электрификационных установок, технологических участков, цехов и заводов предприятия. Значения электрических нагрузок определяют выбор элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.

По электрическим нагрузкам производится выбор источников электрической энергии, трансформаторов, токоведущих элементов, средств защиты и установок компенсации реактивной мощности. Поэтому от точности расчета нагрузок зависят капитальные затраты, расход проводниковых и кабельных изделий, потери электроэнергии, эксплуатационные расходы и надежность электроснабжения объектов.

Неоправданное уменьшение расчетных нагрузок, по сравнению с действительными, ускоряют тепловой износ изоляции токоведущих элементов системы электроснабжения, уменьшает срок их службы и вызывает чрезмерный рост потери электроэнергии. При этом снижается надежность электроснабжения и производительность как отдельных электрифицированных установок, так и всего предприятия в целом.

Неоправданное завышение проектных нагрузок приводит к излишним капитальным вложениям и затратам при сооружении сети. Например, ошибка в 50% предопределяет более чем двойной расход цветных металлов и удорожание сети.

Таким образом, ошибки при расчете электрических нагрузок вызывают либо неоправданный перерасход средств и материалов, либо нарушение нормальной эксплуатации электрооборудования и электроснабжения предприятия. И, наоборот, точное определение нагрузок обеспечивает рациональный выбор источников питания, всех элементов схемы электроснабжения, повышает надежность электроснабжения и, в конечном итоге, способствует оптимизации всей системы электроснабжения предприятия.

Регламентированная точность расчета электрических нагрузок предприятий 10% должна быть обеспечена выбором или разработкой обоснованной методики их определения, опирающейся на достоверные расчеты коэффициенты, характеризующие режимы электропотребления оборудования отрасли промышленности.

1. Расчётная часть Согласно плану цеха составляем перечень оборудования с указанием необходимых данных для проектирования.

Таблица № 1

Параметры столярного цеха:

1. Ширина помещения — 8 м.

2. Длина помещения — 15 м.

3. Высота помещения — 4 м.

4. Характеристика помещенияпыльное.

5. Плоскость нормирования — Г-0,8

6. Норма освещённости — 200 ЛК

7. Разряд зрительных работ — VII

8. Коэффициент запаса — 1.8

1.1 Расчёт электрических нагрузок цеха Для выполнения расчётов выделяем 2 группы электроприёмников:

1.гр.А с Коэф. использования Ки<0.6

2.гр.Б с Коэф. использования Ки>0.6

Таб. № 2

1. Определение активной мощности:

Рсм = КиЧ Рном (кВт)

2. Определение реактивной мощности:

Qсм = Рсм Ч tgц (кВар)

3.Определение общего коэффициента использования :

ля гр. А: , для гр. Б:

4. Выберем самые мощные электроприемники: пять станков. 5_;

Рн= 21,1кВт

5. Далее определим относительное значение числа электроприемников:

==0,63

6. Определим относительное значение мощности:

Р₁*== =0,99; 0,53 (Таб.2.7).

7. Определим обсолютное число эффективных электроприемников:

· 0,53· 8=4,24

8. Определим коэффициент максимума активной мощности по (Табл.2.6)

К_м = 2,14

9.Определим расчетную максимальную мощность (Р_р)

Р_р= К_м· ? Р_см =2,14· 4,03=8,6 кВт

10. Определим суммарную реактивную мощность (Qр)

Qр= К_мр· ? Q_см =1,1· 4,76=5,2;

где К_мр =1,1; К =1 при условии что число электроприемников ?10,если меньше 10 то К_мр =1,1

11. Определим суммарную мощность всего цеха:

?Р₌ Р_{р (гр.А)·} Р_{см (гр.Б)} =8,6+1,43=10кВт

?Q₌ Q_{р (гр.А)·} Q_{см (гр.Б)} =5,2+1,04=6,2кВАр

12. Определим полную мощность:

S===11,8кВА

13. Определим номинальный ток получасового максимума:

I_н==

Согласно этого тока ищем вводный кабель. По ПУЭ (1.3.2.), проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева.

При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети. Выбор сечения кабеля осуществляется по длительно допустимому току с учётом окружающей температуры:

Кабель будет прокладываться при t окр. среды 20? С. По ПУЭ (Таб.1.3.3.), для t жил 70? С поправочный коэффициент составит 0.88. Тогда Следовательно по (Таб.1.3.4.)ПУЭ, принимаем кабель с сечением жил 10 мм², проложенный открыто.

1.2 Выбор схемы цеховой сети Согласно ПУЭ все приёмники в отношении снабжения энергией делятся на 3 категории.

К первой категории относятся потребители, перерыв в снабжении которых может подвергнуть опасности жизнь людей или принести значительный ущерб в результате порчи оборудования, брака продукции или длительного расстройства сложного технологического процесса производства.

Ко второй категории относятся потребители, перерыв в снабжении которых может привести к недостаточному выпуску продукции и простоям рабочих и механизмов. К третьей категории относятся потребители, не входящие в первые две категории, например вспомогательные цехи и механизмы.

Cтолярный цех относится к третьей категории, для неё нет необходимости в 2-х независимых друг от друга источников питания.

При выборе системы электроснабжения нужно стремиться к тому, чтобы она была простой, дешевой и удобной в эксплуатации. По принципу построения схемы электроснабжения делятся на радиальные, магистральные и смешанные. Принимаем радиальную схему электроснабжения т.к. центр нагрузок расположен близко к источнику питания. Трансформаторная Подстанция будет находится вне здания столярного цеха на близком расстоянии (25 м.) Радиальные схемы применяют в помещениях с любой окружающей средой. Данные схемы характерны тем, что от источника питания (КТП) прокладывают линии, питающие непосредственно ЭП большой мощности или комплектные распределительные устройства (шкафы, пункты, сборки, щиты), от которых по отдельным линиям питаются электроприемники малой и средней мощности. Линии, по которым запитываются распределительные устройства, называются питающими и выполняются, как правило, кабелями. Радиальные схемы требуют установки на цеховых подстанциях большого числа коммутационных аппаратов и значительного расхода кабелей.

1.3 Расчёт сечения распределительных сетей Расчёт сечения распределительных сетей произведём соответственно по длительно допустимому току и по падению напряжения.

1. Для шлифовального станка № 1: Рн=2кВт, Cosц=0.65,КПД=0.884

подставляя, находим Jн=4,7А При нормированной температуре жил 70? С. и расчётной температуре среды +25?С вводим поправочный коэффициент 0.88 (ПУЭ) С учётом прокладки (в коробах, в металлической трубе.) выбираем кабель с сечением медных жил 1,5 мм²

2. Проверяем провод на потерю напряжения. Согласно плану цеха, длина линии от ПР 11 до шлифовального станка 4,6 м.

где Р-мощность (кВт.)

— удельная проводимость (для Cu=54)

— длина линии (м.)

S-сечение провода (мм2), U-напряжение сети (В) Потеря напряжения не должна составлять более 5%, в противном случае необходимо увеличивать сечение или менять материал жил.

Итак, подставляя, находим:

Условия выполняются, значит, сечение кабеля подходит. Для остальных распределительных линий расчёт производим аналогично и вносим в таблицу. Способ прокладки и условия остаются одинаковыми.

Таб.№ 3

1.4 Выбор аппаратов защиты силовой распределительной сети электрический сеть осветительный распределительный Выбор коммутационных аппаратов и аппаратов защиты к электроприёмникам производится, исходя из номинальных данных последних и параметров питающей их сети, требований в отношении защиты приемников и сети от ненормальных режимов, эксплуатационных требований, в частности частоты включений и условий среды в месте установки аппаратов.

Конструкция всех электрических аппаратов рассчитывается и маркируется заводами-изготовителями на определенные для каждого аппарата значения напряжения, тока и мощности, а также для определенного режима работы. Таким образом, выбор аппаратуры по всем этим признакам сводится, по существу, к отысканию на основании данных каталогов соответствующих типов и величин аппаратов.

При выборе аппаратов защиты следует иметь в виду возможность следующих ненормальных режимов:

а) междуфазные короткие замыкания б) замыкания фазы на корпус в) увеличение тока, вызванное перегрузкой технологического оборудования, а иногда неполным коротким замыканием г) исчезновение или чрезмерное понижение напряжения Расчет проведем для ВА47−29 с комбинированным расцепителем.

I_р? 1,25· I_н I_устЭМ? 1,2· У_пус

I_пус? К· I_н,

где Ккратность пускового тока электродвигателя (6). Вычисляется по каталожным данным.

Где I_р — ток теплового расцепителя, I_устЭМ — ток уставки электром. расцепит.

1)Р=2кВт (шлифовальный станок)

I_н= ==4,7А;

I_р? 1,25· 4,7=5,8А (ток теплового расцепителя)

I_пус? 6· 4,7=28,2А; I_устЭМ? 1,2· 28.2=33,8А (ток уставки электромагнитно-агнитного расцепителя).

Для остальных электродвигателей расчёт производим аналогично и заносим в таблицу.

Таб. № 4 Таблица выбора аппаратов защиты

1.5 Расчёт осветительной сети цеха Основную часть информации человек получает через органы зрения, но и носителем этой информации является излучение, называемое светом. Благодаря действию светового излучения человек может не только воспринимать зрительные образы предметов, но и видеть окружающий мир во всем разнообразии красок.

Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники — важнейший резерв повышения производительности труда и качества продукции, снижения травматизма и сохранения здоровья людей.

Главной задачей современной светотехники является создание комфортной световой среды для труда и отдыха человека.

Для расчёта осветительной сети любого цеха:

1. По справочным данным необходимо выбрать освещённость и коэффициент запаса

Таб.№ 7

2. Выбрать источник света и осветительные приборы Выбор светильников должен определяться следующими основными условиями:

— характер окружающей среды;

— требования к светораспределению и ограничению слепящего действия;

— соображениями экономики.

С учетом рекомендаций для котельного цеха выбираем полностью защищенные светильники ПВЛП Светильники размещаются под окнами цеха по периметру с креплением на стены. Для аварийного освещения, а так же для освещения других помещений применяем аналогичные светильники.

3. Расчитаем освещённость методом коэффициента использования:

Световой поток лампы в светильнике Ф:

где Е=75 лк, заданная освещенность К₃=1,8,коэффициент запаса

освещаемая площадь

z=1,1 коэффициент для ЛБ Принимаем ориентировочно количество светильников N=20 по 2 лампы в каждой.

Для определения индекса помещения строим расчётную схему:

Рис.2

H — высота помещения (м)

hp — высота рабочей поверхности (В-1,5м)

hc — высота свеса светильников (м)

h=H — hc — hp=6,5−1,5−1.5=3,5 м Принимаем коэффициент отражения:

p_п=50%, потолка

p_с=30%, стен

p_р=10%, рабочей поверхности Находим коэффициент использования светового потока по таблице 52, в зависимости от индекса помещения и коэффициентов отражения [1стр120]

з=56%

По справочнику определяем световой поток лампы и принимаем лампу ЛБ мощностью 40Вт

1. Определяем фактическую освещённость:

где Фл-световой поток выбранной лампы. для ЛБ (40Вт)=2850

Отклонение должно быть в пределах 20%, следовательно принимаем к установке 17 светильников ПВЛП 2лампы по 40 Вт с КПД 65%

Для остальных помещений расчет производим соответственно и заносим в таблицу:

Таб.№ 8

1.6 Составление схемы осветительноё сети Основным требованием при построении осветительной сети является обеспечение бесперебойности питания, так как внезапное прекращение освещения может нарушить производственный процесс и привести к несчастным случаям. Правильно составленная схема питания должна либо исключать случаи аварийного прекращения освещения, либо свести их до минимума. Выполнения указанных требований достигают соответствующим построением схемы осветительной сети. Согласно Правилам устройства электротехнических установок на многих предприятиях, а также в общественных зданиях кроме рабочего освещения должно быть предусмотрено и аварийное, обеспечивающее продолжение работы или безопасную эвакуацию людей из здания.

Итак, имеем, что в цеху будут установлены 17 светильников общего освещения. Аварийное освещение составляет до 30% от общего, т. е. 5 светильников. Отсюда имеем 12 светильников общего освещения и 5 светильников — аварийного. Так же в цеху будут установлены 5 понижающих трансформаторов для питания местного освещения.(220/36В) Принимаем схему питания осветительной установки от разных фаз. Питание рабочего освещения от одной фазы, аварийного освещения от другой фазы, местного освещения от третей фазы.

Согласно плану цеха выделяем несколько групп светильников.

Рис.3

1.7 Расчёт и выбор сечения осветительной сети При расчёте и выборе сечения сети необходимо знать параметры питающей линии и полную мощность светильников в каждой группе. Напряжение осветительной сети рабочего и аварийного освещения составляет 220 В, частота 50 Гц. Для осветительной сети принимаем провод ВВГ. Сделаем расчёт для 1-й группы светильников:

1. Длина линии, согласно схемы распределительной сети. L=28,5 м.

2. Количество светильников. N=4шт.

3. Мощность общая P=4Ч (2Ч40)=320Вт.

4. Находим сечение проводника по потере напряжения:

где С=77(Cu), ?U-принимаемое значение падения напряжения.

ясно, что мощность потребителя малая и, значит, принимаем расчётный ток 1А, тогда принимаем сечение провода или кабеля по условиям механической прочности. Согласно ПУЭ (таб.2.1.1.)по условиям прокладки т. е. в металлических рукавах, коробах, принимаем сечение провода 1 мм²

Для остальных групп расчет производим аналогично и сводим в таблицу.

Произведём расчёт трансформатора для питания лампы местного освещения 220/36В:

Рлампы=60Вт, U=36В

0,9-коэф. трансформации.

Р=5Ч66=0,33кВт.

Таб. № 9

1.8 Выбор аппаратов защиты осветительной сети При выборе автоматических выключателей для люминесцентных и ламп накаливания должно выполнятся условие:

Jр? Jн Выберем автоматический выключатель для защиты 1-й группы раб. освещения. Найдём номинальный ток линии по формуле:

По условиям таблицы № 5 выбираем автоматический выключатель ВА 47−29 1Р «С» 2А. Далее расчёт производим аналогично и вносим в таблицу:

Таб. № 10

1.9 Выбор щитов силовых и осветительных сетей Расчёт защитного заземления Защитное заземление:

— преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических не токопроводящих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.

Заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В и выше переменного тока.

Для расчёта заземляющего устройства составляем расчётную схему

Рис. Расчётная схема заземлителя.

Составляем таблицу необходимых данных для расчётов

1. Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле:

где Кс=1,9 — для вертикального заземлителя 1-й клим. зоны,

d=0,95Чb, b-ширина полки уголка

2. Принимаем количество электродов по формуле:

3. Определяем сопротивление 6 электродов с учётом использования всей поверхности по формуле:

где зв — это коэффициент использования вертикальных заземлителей, который находим по табл.66 [2,стр148]

4.Определяем длину горизонтального заземлителя по формуле:

lг=(n — 1) Ча, где, а — это расстояние между электродами, принимаемое так, чтобы l/а=1;2 или 3. а=3м. Отсюда lг=(6−1)Ч3=15м Определяем сопротивление растеканию горизонтального заземлителя по формуле:

где Кс=5,8 — для горизонтального заземлителя 1-й клим. зоны

bтолщина полосы в земле

6.Определяем сопротивление заземляющего устройства с учётом вертикальных и горизонтального заземлителей по формуле:

4,33>4, значит увеличиваем количество заземлителей до 7 уголков и производим проверку:

lг=(7−1)Ч3=18м

3,7?4, а это значит, что нужно принять к установке 7 вертикальных заземлителей (уголков). В здании котельной прокладывается магистраль заземления, к которой присоединяются заземляющие провода. Сечение магистрали не менее 100 мм², ответвления от магистрали к электроустановкам стальной полосой сечением не менее 24 мм².

Библиографический список

1. Дьяков В. И. Типовые расчёты по электрооборудованию [Текст] / Практ. пособие — 7-е издание, перераб. и доп.-М.: Высш.шк., 1991.-160с.ил.

2. Постников Н. П. Рубашов Г. М. Электроснабжение промышленных предприятий [Текст] / Учеб. для техникумов — 2-е изд., перераб. и доп.-Л.: Стройиздат, 1989.-352с.ил.

3. Правила устройства электроустановок [Текст] / 6-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 898 с.

4. Цигельман И. Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий[Текст]/3-е изд.перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1988 — 319с.ил.