Электроснабжение и электроосвещение шлифовального цеха

Электроснабжение промышленных предприятий и установок играет важную роль в современном мире.

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электродуговой сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти, газа) или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии — городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.

Для обеспечения подачи электроэнергии от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие из сетей напряжением до 1 кВ и выше, и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.

В настоящее время большинство потребителей получает электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.

Необходимость в производстве электрической энергии на фабрично-заводских электростанциях обуславливается рядом причин:

потребность тепловой энергии для технологических целей и отопления и эффективностью попутного производства при этом электрической энергии;

необходимостью резервного питания для ответственных потребителей (резервный источник питания);

большой удаленностью некоторых предприятий от энергосистем.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включается сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализаций и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения. В настоящее время созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжений, сечений проводов и жил кабелей и т. п.

Главной проблемой в ближайшем будущем станет создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий. Созданию таких систем способствует следующее:

1. Выбор и применение рационального числа трансформации. В настоящее время имеют место системы электроснабжения с недопустимо большим количеством трансформаций.

Такое большое количество напряжений влечет за собой неоправданно большое число трансформаций (5−6).

Одновременное введение на промышленных предприятиях рациональных напряжений всегда будет способствовать сокращению числа трансформаций до 2−3. В этом случае экономия электрической энергии составит не менее 10−15% всего ее потребления промышленным предприятием.

Причинами появления нерациональных систем электроснабжения промышленности являются их постоянный рост и реконструкции при локальном решении задач электроснабжения всякий раз, когда наступает необходимость реконструкции этих систем. Здесь следует отметить, что применение напряжения 20 кВ могло бы способствовать резкому сокращению числа трансформаций.

2. Выбор и применение рациональных напряжений. Применение рациональных напряжений в системах электроснабжения промышленных предприятий дает также значительную экономию в потерях электрической энергии.

Причинами применения нерациональных напряжений являются постоянный рост электропотребления и всякий раз частное решение задачи электроснабжения, а также требования энергосистем производит питание на напряжении, имеющемся в эксплуатируемой системе. Нерациональные решения в этом направлении проводят к тому, что в эксплуатации находятся системы электроснабжения, в которых потери электрической энергии доходят до 35 — 40%.

3. Правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных и понизительных подстанций. Расположение питающих подстанций в соответствующих центрах электрических нагрузок обеспечивает минимальные годовые приведенные затраты. Всякое смещение питающей подстанции из центра электрических нагрузок ведет к повышению этих затрат и повышенному расходу электрической энергии.

4. Дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок. Правильное определение ожидаемых нагрузок способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения.

5. Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации, построения систем электроснабжения.

6. Принципиально новая постановка для решения таких задач, как, например: симметрирование электрических нагрузок. В настоящее время этот вопрос решается так: устанавливается трансформатор для питания нагрузки, несимметричной по фазам, а затем к нему (между трансформатором и нагрузкой) устанавливается симметрирующее устройство, что практически означает почти удвоение мощности питающих устройств и соответственно ведет к резкому увеличению непроизводительных потерь топлива и электроэнергии.

Решение задачи следует вести не по линии наращивания мощности питающих устройств. В таком случае выравнивание нагрузки по фазам можно сделать, например, при помощи изменения схемы соединения обмоток питающих трансформаторов — вместо «звезда — звезда» с нулем применяется схема «звезда-зигзаг» с нулем, что удорожает стоимость питающего трансформатора всего на 5%, а не на 80%, как в первом случае — трансформатор-симметрирующее устройство.

Следует иметь ввиду, что при обеспечении напряжения, близкого к номинальному, который обычно производится за счет регулирования напряжения различными дополнительными устройствами, в том числе и РПН, особенно в условиях глубокого регулирования, появляются дополнительные потери электроэнергии и топлива. Вместо этого следует применять повышения напряжения, что технически гораздо эффективнее и экономически выгоднее.

Здесь показаны только принципиальные примеры решения подобных задач, однако смысл их один — везде, где можно, следует отказываться от применения дополнительных устройств, решая эти задачи другими, нетрадиционными способами.

1. РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Исходные данные на проектирование Таблица 1 — Ведомость электрических нагрузок шлифовального цеха химического комбината

В шлифовальном цехе размещены: станочное отделение, вспомогательные и бытовые помещения. Станочное отделение относится к пыльному помещению, склад химикатов — к взрывоопасному помещению, вспомогательные и бытовые помещения — к нормальным помещениям. Площадь шлифовального цеха 5376 м²

Размеры цеха (длина*ширина) равны 96×56м.

1.1 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

В отношении обеспечения надежности и бесперебойности питания приемники электрической энергии в соответствии с ПУЭ делят на 3 категории. В данном случае электроприемники относятся к I и II категориям. Основная часть электроприемников относится к II категории, перерыв в электроснабжении которых приведет к массовому недоотпуску продукции, простоям механизмов и промышленного транспорта. Рекомендуется обеспечивать электроснабжение от двух независимых источников. Допускается питание от одного трансформатора, но с перерывом в электроснабжении не более 24 ч.

Большинство потребителей электроэнергии — это металлообрабатывающие станки. Работают они в продолжительном режиме, длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатели не успевают охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин.

Электродвигатели, работающие в повторно-кратковременном режиме: электродвигатели мостового крана, кран-балок, электроприводы прокатных станов, а также сварочные машины и т. п., для которых характерны постоянные броски мощности (частые включения-выключения).

Для электроустановок повторно — кратковременного режима указанная в паспорте мощность повторно — кратковременного режима должна быть приведена к номинальной мощности продолжительного режима Рном, кВт, при ПВ = 100%.

Согласно ПУЭ, производственные помещения различаются по условиям окружающей среды. В данном шлифовальном цехе характер окружающей среды помещений различается в зависимости от вида установленного оборудования. Станочное отделение относится к пыльному помещению (большое выделение пыли), склад химикатов — к взрывоопасному помещению. В складе химикатов присутствуют агрессивные химически активные вещества.

Характер среды определяет степень защиты выбираемого оборудования.

1.2 Выбор рода тока и напряжения

При проектировании системы электроснабжения цеха, важным является выбор рациональных напряжений для схемы, т.к. их значения определяют параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанции и сетей.

В производстве применяется трехфазный переменный ток с промышленной частотой 50 Гц. Трехфазные электрические сети и установки являются более экономичными в отличие от однофазных.

Согласно ПУЭ, электроустановки разделяются на две группы:

1.Электроустановки напряжением до 1 кВ;

2.Электроустановки напряжением выше 1 кВ.

В зависимости от рода тока, применяются следующие напряжения: ~12 и 36 В; ~220/127 В; ~380/220 В; ~660 В; ~3, 6, 10, 20, 35 и 110 кВ; =220 и 440 В.

По роду тока различают электроприемники, работающие:

— от сети переменного тока нормальной промышленной частоты 50 Гц;

— от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

— от сети постоянного тока.

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, специальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковом производстве и др.) используют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты (180 — 400 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагревов требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машинных (до 1000 Гц) и электронных (свыше 1000 Гц) генераторов.

Для ряда производственных механизмов необходимы широкие регулирования скорости, поддержания постоянства скорости технологического процесса, повышенный перегрузочный момент при повторно-кратковременном режиме работы, частое реверсирование, быстрые разгоны и торможения, что вызывает необходимость применения электродвигателей постоянного тока для электроприводов этих механизмов. Цехи электролиза получения металлов, гальванические цехи и некоторые виды электросварки требуют также постоянного тока. Поэтому при построении схемы электроснабжения промышленного предприятия приходится считаться с наличием на предприятии потребителей постоянного тока и токов высокой частоты и, следовательно, предусматривать специальные преобразовательные установки для питания этих потребителей, обслуживания отдельных электроустановок или их групп.

Наибольшее распространение получили надежные, простые в конструкции и дешевые асинхронные двигатели.

Все основное производственное электрооборудование шлифовального цеха в электроприводе имеет электродвигатели переменного трехфазного тока, рабочее напряжение которых 380 В. Двигатели постоянного тока, которые дороже как по стоимости, так и по обслуживанию — отсутствуют. Приемники электроэнергии, работающие на более высоком напряжении, в шлифовальном цехе не предусмотрены. Отсюда следуя, мы приходим к выводу, что рациональным напряжением для электроснабжения потребителей электроэнергии данного цеха является трехфазное переменное напряжение ~0,4кВ (380/220 В), с промышленной частотой 50 Гц (согласно ПУЭ).

1.3 Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети.

Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки — к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической статистики и теории вероятности.

Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника, независимо от его технологического процесса средней мощности: мощности, затраченной в течении наиболее загруженной смены, и максимальной расчетной мощности участка или цеха.

Расчетные силовые нагрузки определяем методом упорядоченных диаграмм.

Для электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме, приводим их работу к длительному режиму.

Кран мостовой:

Рном*ПВ = 100% = РП *S = 48*=37,18 кВт (1)

Электропривод подъемных ворот:

Рном*ПВ = 100% = РП *S = 5*=2,5 кВт (2)

Лифт грузовой:

Рном*ПВ = 100% = РП *S = 7,5*=4,74 кВт (3)

Сначала определяем суммарную мощность УРном, имеющихся электроприемников:

Рном =; (4)

Просчитав суммарную мощность электроприемников, разделяем их на две группы, приблизительно равные между собой по суммарной мощности.

Определим значение модуля силовой сборки m для групп А, В и цеха:

mА =Рном.макс.А/ Рном.мин.А, (5)

mА = 37,18/2,5 =14,87;

mБ = 10/10 = 1;

где Рном.макс.А — ЭП наибольшей мощности; Рном.мин.А — ЭП наименьшей мощности.

Расчеты для группы «В» и для цеха аналогичны.

Далее определяем коэффициент использования Ки каждого электроприемника по таблице [1, стр. 52, табл.2.11]. Зная данные Ки, определяем коэффициенты мощности cos ц и tg ц соответственно и заносим в таблицу 2.

Ки — коэффициент использования оборудования, характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности Рсм одного или группы приемников за наиболее загруженную смену к номинальной мощности Рном.

Рассчитаем активную и реактивную мощности каждого единичного электроприемника, в период наиболее загруженной смены:

— Активная Рсм= Рном *Ки (6)

Рсм = 2,5*0,3 = 0,75 кВт;

— Реактивная

Qсм = Рсм *tg ц (7)

Qсм = 0,75*0,88 = 0,66 квар.

Расчеты для остальных электроприемников аналогичны и сведены в таблицу 2. Находим сменную мощность для групп и цеха:

Рсм =; (8)

Qсм =; (9)

Расчеты сведены в таблицу 2.

Эффективное число электроприемников nэ для группы А:

а) если m > 3, КиА? 0,2, то

; (10)

б) если m > 3, КиА < 0,2, то

; (11)

в) если m < 3, то

nэф = n (12)

Подставляем данные в выражение (10):

Значит, во время максимального (30 мин) потребления электроэнергии работает 18 станков со средним коэффициентом использования [1, стр. 52, (2.29)]

Кисп=/; (13)

Кисп = 66,24/332,48 = 0,2

Используя данные эффективного числа электроприемников nэ и коэффициента использования Ки, находим коэффициент максимума Кмакс согласно [1, стр. 54, табл.2.13].

Кмакс= f (nэ; Ки) (14)

Кмакс= 1,55

Активная максимальная мощность согласно [2, стр. 103, (4.17)]

РмаксА=Кмакс*Ки*Рном=Кмакс*Рсм; (15)

РмаксА = 1,55*66,24 = 102,7 кВт.

Реактивная максимальная мощность при nэ >10

QмаксА=QсмА (16)

QмаксА = 101,57 квар.

Полная максимальная мощность согласно [1, стр. 58, (2.45)]

SмаксА=; (17)

SмаксА =

Максимальный ток нагрузки группы, А согласно [1, стр. 58, (2.46)]

IмаксА = SмаксА/ Uном; (18)

IмаксА=144,44/(*0,38) = 219,4 А.

Для группы «Б» коэффициент максимума Кма=1, поэтому максимальные нагрузки равны максимальным за смену. Результаты сведены в таблицу 2.

Потребители электроэнергии шлифовального цеха относятся ко второй категории надежности электроснабжения. Максимально-расчетный ток составил:

IмаксА = 219,4 А; IмаксВ = 49,4 А;

ИТОГО: Iмакс АиВ = 268,3 А.

Результаты всех расчетов сведены в таблицу 2, где указана расчетная нагрузка, потребляемая за наиболее загруженную смену в течение 30-минутного максимума.

Таблица 2 — Расчет электрических нагрузок шлифовального цеха

1.4 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение для народного хозяйства, является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. Повышение коэффициента мощности на 0,01 в масштабе страны дает возможность дополнительного полезного отпуска электроэнергии в 500 млн. кВт*ч в год.

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановками вызывает возрастание тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановок.

Применение устройств, компенсирующих реактивную мощность, несколько удорожает эксплуатацию электрических установок.

При подключении к электросети активно-индуктивной нагрузки ток 1Н отстает от напряжения U на угол сдвига <�р. cos

Реактивная мощность

Q = P· tg ц (19)

Р — активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха (газа) и т. п.

Основными потребителями реактивной мощности индивидуального характера на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60 — 65% от общего потребления), трансформаторы, включая сварочные (20−25%), вентильные преобразователи, реакторы и др.

Реактивной мощностью дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление электроэнергии.

Меры по снижению потребления реактивной мощности естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; искусственная компенсация.

Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводиться на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относится:

упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима оборудования.

создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации.

применение более нового и совершенного электрооборудования, с меньшими потерями на перемагничивание.

замена малонагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка.

применение СД вместо АД, если это по условиям технологического процесса.

ограничение продолжительности х. х. двигателей и сварочных трансформаторов.

Отключение части силовых трансформаторов при малой нагрузке (выходные, праздничные дни, ночное время).

Суммарная реактивная мощность, потребляемая трансформаторами энергосистемы, обычно превышает реактивную мощность, потребляемую всеми асинхронными двигателями, присоединенными к сети.

Потребление реактивной мощности, по существу не связано с потреблением активной мощности и обусловлено параметрами сети и режимами ее работы. Реактивная мощность потребляется любым электроприемником электросети, в которой ток отстает от приложенного напряжения. Вследствие неэкономичности передачи реактивной мощности потребителям, компенсирующие устройства устанавливают непосредственно в распределительных сетях и обеспечивают регулирование их мощности в соответствии с изменившейся нагрузкой в сети.

Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности могут быть разделены на три группы: 1). не требующие применения компенсирующих устройств; 2). связанные с применением компенсирующих устройств; 3). допускаемые в виде исключения.

Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств:

упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования, следовательно, и к повышению коэффициента мощности;

переключение статорных обмоток асинхронных двигателей напряжением до 1000 В с треугольника на звезду, если их нагрузка составляет менее 40%;

устранение режима работы асинхронных двигателей без нагрузки (х. х.) путем установки ограничителей холостого хода;

замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;

замена малонагруженных двигателей меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энергосистеме и двигателе;

замена асинхронных двигателей синхронными двигателями той же мощности;

применение синхронных двигателей для всех новых установок электропривода.

Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств:

установка статических конденсаторов;

использование синхронных двигателей в качестве компенсаторов. Мероприятия по повышению коэффициента мощности, допускаемые в виде исключения:

использование имеющихся на предприятиях синхронных генераторов в качестве синхронных компенсаторов;

синхронизация асинхронных двигателей, причем она допускается при нагрузке на валу не выше 70% от номинальной мощности.

Расчет и выбор компенсирующего устройства (БСК).

Определим величину расчетной мощности, требующей компенсации

Qбск = Pp (tg цестtg цнорм); (20)

где Рр — максимальная расчетная активная мощность по цеху (табл. 2); tgцест — tg ц по цеху; tg цнорм — нормированный tg ц, предъявляемый к промышленным предприятиям.

tg цест = Qp /Pp, (21)

tg цест = 121/128,7 = 0,94

tg цнорм = 0,33

Qбск = 128,7*(0,94−0,33) = 78,5 квар.

Qбск треб =78,5 квар, значит, к установке принимаем две комплектных конденсаторных установки (ККУ) серии УКЗ-0,38−40УЗ. Технические данные внесены в таблицу 3.

Таблица 3 — Технические данные ККУ

Данные таблицы берем согласно [5, стр. 400, табл.2.192] Определим величину нескомпенсированной мощности:

Qнеск = Qмакс — n Qбск треб (22)

где Qмакс — максимальная расчетная реактивная мощность по цеху;

n Qбск треб — количество устанавливаемых ККУ и их мощность.

Qнеск = 121−2*40 = 41 квар.

Полная расчетная мощность цеха после компенсации

Sр'= (23)

S’p=

Расчетный ток

I’p = S’p / Uн, (24)

где UH — номинальное напряжение, UH = 0,38 кВ

I’p = 135/1,73*0,38 = 205 А.

cos ц после компенсации:

cos ц '=Pp/ Sр', (25)

где Рр — расчетная мощность цеха.

cos ц '= 128,7/135 = 0,95.

1.5 Выбор числа, мощности и типа силовых трансформаторов КТП цеха

электроснабжение подстанция шлифовальный цех Выбор трансформаторов и типа подстанции обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия. Также учитывается конфигурация производственных помещений, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого электрооборудования.

Подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха и не создавать помех производственному процессу. Ограждение КТП применяют в цехах, насыщенных оборудованием, или в цехах с интенсивным движением транспорта.

Потребители электроэнергии в данном цехе относятся к 1-й и 2-й категориям, а суточный график неравномерный. В этом случае ПУЭ рекомендует применять двухтрансформаторную цеховую подстанцию. Электроприемники 1-й категории требуют надежное резервирование.

Ориентировочно выбор числа и мощности трансформаторов можно произвести по удельной плотности нагрузки (кВ*А/м2) и полной расчетной нагрузке объекта (кВ*А).

Удельная плотность нагрузки ун определяется по формуле:

ун = Sp /F, (26)

где Sp — расчетная нагрузка цеха (табл.2); F — площадь цеха.

При плотности нагрузки напряжением 380 В до 0,2 кВ*А/м2, целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 кВ*Авключительно. При плотности нагрузки 0,2 — 0,3 кВ*А/м2, применяют трансформаторы мощностью 1600 кВ*А. При ун > 0,3 кВ*А/м2 — 1600 или 2500 кВ*А.

В зависимости от исходных данных, различают два метода выбора номинальной мощности трансформатора:

1. По заданному суточному графику нагрузки цеха за характерные сутки года для нормальных и аварийных режимов.

2. По расчетной мощности для тех же режимов.

Во втором случае выбор мощности трансформаторов производится исходя из рациональной их нагрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. При этом номинальная мощность трансформатора определяется по средней нагрузке за максимально загруженную смену

Sном.тр.= Sр / N kз, (27)

где N — число трансформаторов; kз — коэффициент загрузки трансформатора.

Рекомендуется принимать следующие коэффициенты загрузки:

1. При преобладании нагрузок 1-й категории для двух-трансформаторных подстанций, kз = 0,65 — 0,7.

2. При преобладании нагрузок II категории для одно-трансформаторных подстанций при условии взаимного резервирования, к3 = 0,7 — 0,8.

При преобладании нагрузок II категории и наличии централизованного резерва трансформатора, а так же при нагрузках III категории к3 = 0,9 — 0,95.

Определим число и мощность трансформаторов для шлифовального цеха.

ун = Sp/F

ун = 135/5376 = 0,025 кВ*А/м2

Рассчитаем номинальную мощность трансформатора по средней нагрузке за максимально загруженную смену

Sном.тр. = 176,6/2*0,65 = 135,8 кВ*А.

Определим расчетную мощность трансформатора по средней нагрузке за максимально загруженную смену после компенсации реактивной мощности

Sр’тp = Sp/N kз, (28)

где Sp — полная расчетная мощность цеха после компенсации.

Sр’тp = 135/2*0,65 = 103,8 кВ*А К установке принимаем 2-х трансформаторную подстанцию типа КТП 2×160.

Таблица 4 — Технические данные трансформатора

1.6 Выбор питающего кабеля на 10 кВ

Силовой кабель состоит из токоведущих жил, изоляции и защитных оболочек.

Изоляция обеспечивает электрическую прочность жил относительно друг друга. Защитная оболочка (алюминиевая или свинцовая) защищает от механических повреждений.

Жилы выполняют из алюминиевой или медной проволоки и могут быть одно и многопроволочными. По числу жил, кабели бывают одно-, двух-, трехи четырехжильными.

Расчет и выбор сечения кабеля производим по экономической плотности тока.

1. Определим потери мощности в трансформаторах выбранного типа.

Pтр = n*(Рхх +Ркз* kз2), кВт (29)

где kз — коэффициент загрузки трансформатора,

kз = Sр'/ n* Sн тр

kз=103,8/2*160=0,32

Pтр = 2*(0,95+5,5*0,322) = 3 кВт

Qтр=n*(+*Sнтр*kз2), квар (30)

Qтр= 2*()=8,2 квар Определим общую расчетную мощность на стороне 10 кВ

S" p=, кВА

S" p=

Найдем расчетный ток на стороне 10 кВ

I" p=S" p/*UH*n, A (31)

где n — число трансформаторов.

I" p = 140,6/ 1,73*10,5*2=3,86 A

Находим допустимый расчетный ток на кабель

Iдоп=1,3Iр, А (32)

Iдоп = 1,3*3,86 = 5 А Определим сечение кабеля по экономической плотности тока

Sсеч=Iдоп/гэк, мм2, (33)

где гэк — экономическая плотность тока, гэк =1,2.

Sсеч = 5/1,2 = 4,2 мм²

Производим выбор кабеля на 10 кВ согласно [1, стр. 43, табл.2.9] К установке принимаем кабель марки ААБ сечением (3×50) мм2. Несмотря на то, что для расчетной нагрузки достаточно сечения 10 мм², завышаем сечение для обеспечения термической стойкости.

1.7 Расчет и выбор распределительной сети и коммутационно-защитной аппаратуры

В данном разделе производится расчет токов в сети низкого напряжения, выбор коммутационно-защитной аппаратуры, а также рациональных сечений силовых кабелей и способа прокладки. Будем производить выбор проводов марки АПВ, проложенных в стальной газовой трубе.

Расчет производится по нагреву длительно допустимым током.

Iн=Ред/1,73*Uном, (34)

где Iн — номинальный ток ЭП; Ред — номинальная мощность единичного ЭП; Uном — напряжение питания ЭП.

Iн = 5/1,73*0,38 = 7,6А.

1,25* IН= 1,25*7,6 = 9,5 А,

7Iн = 7*7,6 = 53,2А.

Расчет токов, выбор сечений жил кабелей и защитной аппаратуры для остальных ЭП осуществляется по вышеперечисленным методам.

При расчете кабелей и автоматов для групп электроприемников номинальный ток определяем как сумму номинальных токов электроприемников всего цеха -30%, т.к. при выходе из строя одного трансформатора вся нагрузка придется на один трансформатор, а 30% малозначимых электроприемников отключают, чтобы уменьшить нагрузку на данный трансформатор.

Iн = УIнц.-30%

Таблица 5

Для питания мостового крана (3 шт.) выбираем четырехпроводный троллейный шинопровод типа ШТМ-76 с номинальным током Iн=100А [2, стр. 124, табл.5.4].

Таблица 6 — Технические данные ШТМ-76

Для питания осветительной нагрузки выбираем четырехпроводный осветительный шинопровод типа ШОС-73А, Iн = 63 А.

Расчет распределительных пунктов (РП).

Расчет заключается в определении их количества, номинальных токов; выбираем сечения кабелей, а также типы автоматов. Расчеты производятся аналогично расчету и выбору распределительной сети и коммутационно-защитной аппаратуры в таблице 5. Способ прокладки кабелей — в кабельном канале.

Результаты расчетов РП, кабелей и коммутационно-защитной аппаратуры сведены в таблицу 7.

Таблица 7

1.8 Выбор электрооборудования на 10 кВ

Применение автоматических устройств, регулирующих и поддерживающих необходимый режим работы электрооборудования, повышает надежность всей системы электроснабжения.

В данном разделе излагаются вопросы выбора высоковольтных выключателей напряжением более 1000 В. Выбор будем производить по номинальным напряжению и току, конструктивному исполнению, отключаемым току и мощности.

Выберем малообъемный ВМП.

Номинальное напряжение на высокой стороне Uн вн = 10 кВ.

Номинальный ток на высокой стороне

Ihbh = Shtp/*Uh, A (35)

IНВН = 160/1,73*10 = 9,25 А Ток отключения I (3)к-1 = 2,64 кА.

Допустимый ударный ток Iуд к-1 = 3,8 кА.

Ток термической стойкости I? к-1 = 2,64 кА. Таблица 7 — Выбор малообъемного ВМП Таблица 8

tn — приведенное время соответствующее полному току короткого замыкания.

tп=tпп + tп.а.с где tпп — приведенное время для периодической составляющей тока короткого замыкания, tnn = 0,1 сек для быстродействующих отключений.

tn.a = 0,05*(в11)2

в11=I (3)к-1/ I? к-1

в11 = 2,64/2,64=1

tna = 0,05* 12 = 0,05 сек.

tn = 0,1+0,05 = 0,15 сек.

I?r-12,64*0,22 = 0,59

ВМП10−250−10У2 — выключатель масляный, малообъемный: номинальное напряжение UH = 10 кВ; номинальный ток Iн = 250 А; номинальный ток отключения 1(3)к-1 = 10 кА. Предназначен для работы в районах с умеренным климатом, в помещениях со свободным доступом наружного воздуха.

Выбор ВН (выключателя нагрузки).

I?к-1* = 2,64*0,39 = 1,02

ВНР 10/2500−10УЗ — выключатель нагрузки, с ручным приводом, на напряжение 10 кВ; номинальный ток 250 А, с номинальной периодической ударного тока 25 кА.

Таблица 8 — Выбор ВН (выключателя нагрузки)

Выбор предохранителя. На сторону высокого напряжения трансформатора устанавливаем предохранитель. Номинальный ток на высокой стороне

Iн вн = Sн тр/ Uн, А

Iн вн = 160/1,73* 10 = 9,25 А Определим расчетный ток плавкой вставки предохранителя

Iпв = 1,2* Iн вн

Iпв =1,2*9,25 =11,1 А Выбираем предохранитель на высокую сторону. Тип: ПС-10У1; номинальное напряжение UH = 10 кВ; номинальный ток плавкой вставки

Iн пв = 30 А.

1.9 Расчет заземления цеха

Расчет заземляющего устройства сводится к определению количества вертикальных электродов заземлителя в зависимости от требуемого в соответствии с ПУЭ сопротивления заземления, удельного сопротивления земли в месте сооружения заземляющего устройства, принятых размеров и конфигурации заземлителя. Расчет производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ.

Расчет заземления. Сопротивлением заземляющего устройства называется суммарное сопротивление, состоящее из сопротивления заземлителей.

Ток однофазного замыкания на землю в сети 10 кВ по [1, стр. 255, (7.3)]

I3 = U (35lкаб + lв)/350

I3 = 10*(35*10 + 10)/350 = 10,29 А.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 10 кВ при общем заземлении по [1, стр. 255, (7.2)]

R3 = U3 /I3,

где U3 = 125 В, если заземляющее устройство одновременно используется и для установок до 1000 В; I3 — расчетный ток замыкания на землю.

R3= 125/10,29 = 12,15 Ом.

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью должно быть не более 4 Ом. Принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении 4 Ом.

Расчетное удельное сопротивление грунта (песка) по [1, стр. 260, (7.7)]

с = сиз *ш2 ,

где сиз — измеренное удельное сопротивление грунта, сиз = 400 [1, стр.257], ш2 — коэффициент повышения сопротивления, соответствует примерно среднему значению (грунт средней влажности; измерениям предшествовало выпадение небольшого количества осадков), ш2=1,5 [1, стр. 260, табл.7.3]

с = 400*1,5 = 600 Ом*м.

В качестве заземлителей выбираем прутковые электроды диаметром 12 мм, длиной l = 3 м. Сопротивление одиночного пруткового электрода:

Ro.np = 0,1 362 с

Ro.np = 0,1 362*6*104 = 81,72 Ом.

Принимаем размещение заземляющих прутковых электродов по периметру цеха, на расстоянии 3 м от стен. Расстояние между заземлителями, а = 3 м. Число заземлителей:

n= Р'/а, где Р' - периметр контура заземления, Р' =328 м.

n = 328/3 = 110 шт.

Молниезащита зданий и сооружений.

Все здания и сооружения по требованию молниезащиты разделяют на три категории.

В данном дипломном проекте отнесем цех к III категории.

Защита зданий III категории выполняется, как и для II категории, т. е. молниеприемной заземленной металлической сеткой, накладываемой на неметаллическую кровлю, но при этом молниеприемная сетка имеет размер ячеек не более 6×6 м, а величина сопротивления заземлителя при прямых ударах молнии может повышаться до 20 Ом.

1.10 Расчет и выбор релейной защиты КТП

Защита силового трансформатора должна обеспечивать его отключение при между витковых и фазных коротких замыканиях, при замыканиях на землю, а также подавать сигнал при ненормальной работе трансформатора (перегрузке трансформатора, повышении температуры масла и т. д.).

Виды защит, устанавливаемых на трансформаторе, определяются его мощностью.

Наиболее распространенными защитами являются максимально токовая защита и токовая осечка. Для защиты мощных источников и потребителей применяется дифференциальная токовая защита. Для основных видов зашиты следует использовать следующие схемы.

Защиты цехового трансформатора при установке на нем выключателей нагрузки, предохранителей или высоковольтных выключателей.

Вопросы учета электроэнергии следует отразить в пояснительной записке, используя схемы выключения счетчиков активной и реактивной энергии.

Расчет и выбор релейной защиты произведены согласно [1, стр.306]

Выбираем типы защиты и определяем установки срабатывания реле для защиты силового трансформатора мощностью S = 160 кВ*А, напряжением U1/U2 = 10/0,4 кВ.

Принимаем для защиты трансформатора максимально-токовую защиту на стороне НН и токовую отсечку на стороне ВН трансформатора, а также газовую защиту от внутренних повреждений.

Номинальные токи на стороне ВН:

;

НН:

;

.

Намечаем установку двух трансформаторов тока с соединением их в неполную звезду. Выбираем трансформатор тока: на стороне высокого напряжения ТПЛ10-УЗ — 30/5 (ктт =6), для внутренней установки; на стороне низкого напряжения: ТПЛК-10 — 400/5 (к" = 80), для внутренней установки согласно [3, стр. 521, табл. П4.З]. Принимаем для максимально-токовой защиты реле типа РТ-25/20 и реле времени типа ЭВ-122 с уставками 0,25 — 3,5 сек. [1, стр.276]

где kcх = 1; kнад — коэффициент надежности учитывает погрешность реле, принимается равным 1,1−1,2; kв — коэффициент возврата МТЗ, kв = 0,85

К установке принимаем реле РТ 25/20 ток срабатывания 2,5−5 А при последовательном соединении катушек.

Для защиты от внутренних повреждений устанавливаем газовое реле типа ПГ-22 с действием на отключение при внутренних повреждениях, согласно [1, стр.276].

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Эксплуатация и ремонт электрооборудования трансформаторной подстанции

Основное направление в технике современного производства заключается в его максимальной индустриализации. Задача индустриализации решается путем применения изготовленных на заводах электропромышленности, собранных в готовые блоки или отдельные узлы комплектных подстанций или предварительной сборки на заготовительных участках монтажных организаций отдельных элементов подстанцийраспределительных устройств (КРУ, КСО), распределительных щитов и щитов управления, конструкций для камер трансформаторов готовых блоков из шинных мостов.

В процессе производства строительных работ устанавливают предусматриваемые проектом закладные части для крепления опорных конструкций и трубы для прохода кабелей и шин через стены, фундаменты и перекрытия подстанции.

Перед началом монтажа подстанций производят приемку строительной части закрытых помещений, наружных фундаментов, конструкций и общего ограждения территории подстанции. После этого, завозят электрооборудование, распаковывают его, очищают от пыли и грязи и проверяют соответствие всех деталей упаковочным ведомостям.

Далее размечают крепежные и опорные конструкции. Все размеры отсчитывают от так называемого чистого пола или чистой стены (отметки полов и стен после их окончательной отделки). Отметки чистого пола и чистой стены строители наносят в двух-трех местах каждого этажа закрытого помещения подстанции краской на стены или на территории открытой подстанции, устанавливая геодезические отметки.

Впоследствии монтажники переносят отметки установки опорных и крепежных конструкций от чистых строительных отметок ил место монтажа с помощью гидростатического уровня (две стеклянные трубки соединяются резиновым шлангом).

При установке нескольких однотипных приводов, разъединителей и др. отмечают общие вертикальные или горизонтальные оси симметрии с помощью отвесов или натяжкой тонкой стальной проволоки. Применяют также гидростатические уровни и, если необходимо, геодезические инструменты.

Конструкции РУ и способы их крепления предусматриваются проектом или специальными типовыми альбомами монтажных организаций. Ревизию и регулировку электрооборудования производят до или после установки его на место монтажа в зависимости от местных условий. Ниже приводятся основные указания по ревизии и регулировке для основных видов электрооборудования подстанции промышленных предприятий на напряжение до 10 кВ (разъединителей, масляных выключателей и их приводов, выключателей нагрузки, предохранителей высокого напряжения, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, реакторов, силовых трансформаторов).

Разъединители. При ревизии разъединителей и их приводов очищают и смазывают контактные и трущиеся части, а также выполняют центровку ножей, проверяют плотность прилегания ножей к обеим плоскостям контактных губок (щуп толщиной 0,05 мм должен входить на глубину не более 5−6 мм).

Далее динамометром проверяют степень нажатия пружин. Вытягивающие усилия должны быть для одного полюса разъединителя, на ток 400 А — 20 кг*с, на 1000 — 2000 А — 40 кг*с, 3000 А — 80 кг*с.

Очистив контактные части мягкой стальной щеткой, их смазывают тонким слоем технического вазелина. Трущиеся детали механизма разъединителя и его привода смазывают солидолом. Если аппаратура предназначена для работы при температуре ниже 0 °C, применяют специальную морозостойкую смазку.

После сборки всех деталей разъединителя и его привода проверяют угол поворота ножей (данные об угле поворота приведены в заводских каталогах или паспортах), а также отсутствие проскакивания ножей при их включении и регулировку длины тяг или поводков у трехполюсных разъединителей, чтобы обеспечить одновременность включения всех трех ножей. Затем все соединения тяг, муфты и рычаги закрепляют коническими стальными штифтами, отверстия для которых высверливают электродрелью. Окончательную регулировку выполняют после закрепления тяг, соединительных муфт и рычагов.

Внутрибаковые изоляционные детали и катушки, имеющие сопротивление изоляции ниже нормы, сушат комплектность всех деталей и После установки выключателей на опорные конструкции и соединения их с приводом проверяют действие всей подвижной системы, одновременность замыкания контактов по фазам, величину переходных сопротивлений контактов и время включения и отключения.

Методы проверок масляных выключателей и нормативные данные обычно приведены либо в заводских, либо в специальных монтажных инструкциях.

При ревизии и регулировке выключателей надо обращать внимание на правильное положение сигнальных блок-контактов, устанавливаемых у приводов. Их следует отрегулировать так, чтобы разрыв цепи промежуточного реле происходил в момент посадки привода на защелку. Цепь сигнала отключения должна замкнуться после того, как траверса выключателя пройдет 75% своего хода; цепь сигнала включения в начале хода траверсы на включение. В разомкнутом положении зазор между подвижными и неподвижными блок-контактами должен составлять 4−5 мм. Угол поворота блок-контактов регулируют по месту после сочленения тяг с приводным механизмом выключателя.

Выключатели нагрузки. В объем монтажной ревизии входят проверки последовательности включения главных и дугогасительных контактов (вначале дугогасительных, а затем главных), правильности входа ножей в дугогасительные камеры, углов поворота вала и ножей, отсутствия заедания вала в подшипниках. Ход дугогасительного контакта в камере должен быть 160 мм.

Предохранители высокого напряжения. Для защиты электрооборудования закрытых распределительных устройств обычно применяют предохранители ПК-6 и ПК-10 с кварцевым наполнителем, для трансформаторов напряжения предохранители ПКТ-10. Предохранители с кварцевым наполнителем для наружных установок имеют марку ПКН.

Трансформаторы тока. При осмотре проверяют состояние изоляции обмоток трансформаторов тока и правильность обозначения выводов первичной (Л 1 и Л 2) и вторичной (И 1 и И 2) обмоток.

Сопротивление изоляции первичных обмоток измеряют мегомметром 2500 В (величина сопротивления не нормируется). Исправные первичные обмотки трансформаторов имеют величину изоляции не менее 100 МОм, Сопротивление изоляции вторичных обмоток измеряют мегомметром 1000 В; величина сопротивления изоляции с присоединенными цепями должна быть не менее 1 МОм.

Сушат отсыревшие трансформаторы тока либо струей горячего воздуха от электрокалорифера, либо методом нагрева током. Можно закоротить вторичную обмотку, а через первичную пропускать такой ток, чтобы в закороченной вторичной обмотке сила тока не превышала номинальной. Возможен другой способ сушки: закорачивают первичную обмотку, а через вторичную пропускают ток от внешнего источника. Сила тока первичной и вторичной обмоток может быть несколько выше номинальной, но необходимо следить за температурой обмоток, чтобы она не превышала 90° С. Трансформаторы тока, имеющие битумное заполнение, нельзя сушить методом короткого замыкания обмоток. Сушку заканчивают после того, как сопротивление изоляции в течение 2 — 3 ч остается неизменным.

Трансформаторы тока проходного типа монтируют в проемах, предусмотренных строительными чертежами, или на металлоконструкциях.

При монтаже трансформаторов тока на большие токи (1000 А и выше) надо следить за тем, чтобы вокруг одной или двух фаз не образовалось в металлоконструкции замкнутого магнитного контура, это может вызвать опасный нагрев металлоконструкций под действием переменного магнитного поля. Если такой контур может образоваться, стальную конструкцию разрезают на две половины, оставляя между ними зазор 5−6 мм. Соединяют обе половины стальной конструкции планками из немагнитного материала (медными, алюминиевыми или латунными).

Трансформаторы напряжения. Промышленность выпускает однофазные О, трехфазные Т, масляные М, сухие (без масла) С, с компенсационной обмоткой К и пятистержневые (броневые) И трансформаторы напряжения. При ревизии монтажа проверяют наружным осмотром состояние фарфоровых изоляторов, маслоуказателя, спускных пробок (не должно быть течи масла из бака и уплотнений в местах прохода изоляторов). Проверяют также электрическую прочность масла и если необходимо, заменяют его, проверяют сопротивление изоляции обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений.

При наладочных работах перед включением трансформаторов напряжения выполняется программируемых ПУЭ.

Нулевую точку вторичной обмотки всегда заземляют, если нет особых оговорок в проекте. В процессе монтажа распределительных устройств высокого напряжения, когда для освещения и для электроинструмента пользуются временными проводками, выводы вторичной обмотки могут от случайного прикосновения оказаться под напряжением временной сети и тогда на вы водах обмотки ВН появится опасное для человека высокое напряжение. Даже при напряжении временной сети 36 В на высшей стороне трансформатора 6000/100 В появится напряжение 6000/100*36=2160 В, для безопасности монтажного персонала на время монтажа выводы обмотки В1 1 всегда закорачивают проводом сечением не менее 10 мм.

Под пробки дыхательного отверстия баков трансформаторов напряжения перед их отправкой на заводе устанавливают прокладки, которые при монтаже удаляют.

Реакторы для напряжения 6 — 30 кВ на ток до 2000 А. Они бывают обычно с медной или алюминиевой обмоткой на бетонном каркасе. Могут быть поставлены масляные реакторы; в этом случае их монтаж ведут — с учетом требований, установленных для силовых трансформаторов.

При ревизии наружным осмотром проверяют состояние фарфора опорных изоляторов и бетонных колонок. При наличии трещин и сколов бетона их заделывают, устанавливая временную опалубку из строганых досок. Состав бетона и требования к сопротивлению его изоляции сообщает завод-изготовитель. Если измеренное мегомметром на 1000 — 2500 В сопротивление изоляции относительно болтов крепления меньше заводских данных на 30% и более, реактор сушат.

Сушить реакторы можно, продувая их горячим воздухом от электрокалорифера (промышленного фена). При этом реактор надо обшить огнестойким материалом температура входящего горячего воздуха должна быть не более 120° С. Сушка может быть также выполнена постоянным или переменным током до 70% от номинального, если имеются подходящие агрегаты. При сушке током могут быть одновременно включены последовательно несколько реакторов. Результаты сушки считаются удовлетворительными, если сопротивление изоляции обмотки реактора в нагретом состоянии достигает 0,5 МОм.

До начала монтажа камера реактора в распределительном устройстве должна быть полностью отделана. Фазы реактора устанавливают строго в соответствии с заводской маркировкой: верхняя В, средняя С и нижняя Н. Направление витков средней фазы должно быть обратным направлению витков верхней и нижней фаз. При несоблюдении этого условия в момент короткого замыкания возникнут отталкивающие усилия между обмотками, которые могут разрушить бетонные колонки. По этой же причине все болтовые крепления выполняют тщательно и надежно.

Необходимым условием для выполнения металлоконструкций ошиновки, подходящей к реактору, является соблюдение расстояния между металлом и обмоткой реактора, равного не менее половины диаметра реактора по бетонным колоннам. Рекомендуется выдерживать следующие расстояния от стен, потолка и пола:

АО — 120 мм, БО/2 — 130 мм, ВО/2 — 325 мм, где В — диаметр фазы реактора 110 бетонным колоннам.

Силовые трансформаторы. В объем монтажной ревизии силовых трансформаторов входит:

проверка бака на герметичность избыточным давлением;

отбор пробы масла и его испытание (сокращенный химический анализ);

ревизия активной части для трансформаторов мощностью выше 560 кВ*А с измерением сопротивления изоляции стяжных болтов магнитопровода;

проверка исправности действия переключающего устройства;

измерение омического сопротивления обмоток и сопротивления изоляции обмоток ВН и НН между собой и на корпус;

проверка коэффициента трансформации на каждом положении переключателя;

проверка группы соединений обмоток и фазировки при включении трансформаторов на параллельную работу;

испытание изоляции обмоток повышенным напряжением.

При недостаточной электрической прочности масла и недостаточном сопротивлении изоляции трансформатор сушат.

Капитальный ремонт электрооборудования распределительных устройств производят с вскрытием оборудования. Масляные выключатели и их приводы, разъединители и их приводы дистанционного управления заземляющие ножи ремонтируют не реже одного раза в три года, а воздушные выключатели с их приводом не реже одного раза в два-три года, все остальные аппараты распределительных устройств по результатам осмотров и профилактических испытаний. Кроме указанного, масляные и воздушные выключатели ремонтируют после того, как ими было произведено отключение 3−4 коротких замыканий.

Приведенные сроки работы электрооборудования распределительных устройств без капитального ремонта являются максимальными, соответствуют нормальным условиям эксплуатации этого электрооборудования. При тяжелых условиях эксплуатации, например повышенной частоте отключений коротких замыканий, капитальный ремонт выключателей производят чаще, в сроки, установленные главным энергетиком предприятия применительно к местным условиям.

Профилактические испытания масляных и воздушных выключателей, их приводов, а также приводов дистанционного управления, разъединителей производят, как правило, одновременно с капитальным ремонтом. Статические конденсаторы, маслонаполненные измерительные трансформаторы, контакты соединений шин и присоединений к аппаратам (при отсутствии термоиндикаторов) подвергают профилактическим испытаниям не реже одного раза в три года, остальные аппараты распределительных устройств не реже одного раза в шесть лет.

2.2 Техника безопасности

Техника безопасности — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Задачи техники безопасности — на основе изучения производственных процессов и трудовых приемов установить и устранить причины, которые могут вызвать несчастный случай на производстве.

На каждом промышленном предприятии имеется кабинет по технике безопасности для обучения работающих безопасному и производительному ведению работ. Кабинет оснащен плакатами по отдельным видам работ. На плакатах показаны правильные и неправильные трудовые приемы, а также исправный и неисправный инструмент.

Каждый рабочий, поступающий на завод, подробно знакомится в кабинете с требованиями техники безопасности и проходит вводный инструктаж по технике безопасности и пожарной безопасности. В цехе у рабочих мест и на специальных цеховых щитах развешены красочные инструктивные плакаты по технике безопасности. Устроившийся рабочий повторно проходит инструктаж непосредственно на рабочем месте по своей специальности. На базе типовых инструкций по технике безопасности разработана специальная инструкция для рабочих.

При передвижении по территории завода ввиду интенсивного движения электрокар, грузоподъемных механизмов и автомашин необходимо быть внимательным и не нарушать установленных правил, а также на голове должна быть каска.

Операции выполняют с помощью мостового крана, кран-балок, поэтому рабочие должны соблюдать все правила техники безопасности.

Перед началом каждой новой работы рабочий должен внимательно выслушать дополнительные указания мастера, проверить приспособления и свои рабочие инструменты.

Категорически запрещается находиться и работать под грузом. Все работы с грузоподъемными приспособлениями производят внимательно. Предварительно проверяют состояние строп (цепи, тросы, канаты) и их соответствие поднимаемому грузу. Приспособления применяют только по прямому назначению. На голове рабочего обязательно должна быть каска, а на ногах специальные боты со стальным каркасом.

Курить в цехе разрешается только в специально отведенных местах. Рабочий цеха должен знать свои права и обязанности при выполнении каких-либо работ или заданий.

Эксплуатация электроустановок предусматривает планово-предупредительные работы установленного электрооборудования, электрические испытания изоляции машин и аппаратов, сетей внутреннего электроснабжения, наладку электроприводов, систем автоматики и релейной защиты и др. Кроме того, не исключены работы по предупреждению и ликвидации возможных аварий и неполадок. Эти работы сопряжены с опасностью поражение током.

Согласно требованиям ПТБ работы, производимые в действующих электроустановках, в отношении принятия мер безопасности разделяются на следующие четыре категорий:

Работы, выполняемые при полном снятии напряжения.

Работы, выполняемые при частичном снятии напряжения.

Работы, выполняемые без снятия напряжения в близи токоведущих частей и на токоведущих частях.

Работы, выполняемые без снятия напряжения в дали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

До начала ремонтных или наладочных работ необходимо выполнить технические и организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности работающих.

Мероприятия по технике безопасности.

Техническими мероприятиями по обеспечению безопасности работ в электроустановках являются:

а) отключение ремонтируемого электрооборудования и принятия мер против ошибочного его включения или самовключения;

б) установка временных ограждений на отключенных электроустановках и вывешивание запрещающих плакатов «Не включать — работают люди» или «Не включать — работа на линии» и др.

в) присоединение переносного заземления — закоротки к заземляющей шине стационарного заземляющего устройство и проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, которые для безопасности производства работ подлежат замыканию накоротко и заземлению;

г) наложение переносных заземлений на отключенные токоведущие части электроустановки сразу после проверки отсутствия напряжения или включение специальных заземляющих ножей разъединителей, имеющихся в распределительных устройствах;

д) ограждение рабочего места и вывешивание на нем разрешающего плаката «Работать здесь».

Эти технические мероприятия выполняют допущенные к работе по разрешению лица, отдающего распоряжение на производство работ.

2.3 Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда — система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, направленных на обеспечение безопасности, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Охрана труда включает технику безопасности и производственную санитарию.

В результате механизации в производстве ликвидирован ряд вредных и опасных профессий и достигнуто радикальное оздоровление условий труда, проводятся на основании кодекса законов о труде и решений правительства по этим вопросам.

Сверхурочные работы, как правило, не разрешаются и допускаются только в исключительных случаях с разрешения заводского комитета. Каждому работнику предоставляется ежегодно отпуск. Работникам некоторых профессий предоставляется дополнительный отпуск по вредности.

В пользовании трудящихся имеется широкая сеть санаториев, домов отдыха, клубов. К вредным работам допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр, который производится при поступлении на работу, а затем периодически в установленные сроки.

Между заводским комитетом и администрацией завода ежегодно заключается соглашение о проведении мероприятий по охране труда, техники безопасности и промышленной санитарии.

Обеспечение охраны труда связано с профилактикой травматизма и заболеваниями, а также созданием условий труда для сохранения высокого уровня работоспособности в течение всего рабочего времени. Во всех случаях к рабочим предъявляют ряд требований по технике безопасности. Рабочие допускаются к работе только после:

профессиональной подготовки;

после обучения безопасности труда и овладения необходимыми навыками ее внедрения.

В механических цехах и участках мероприятия по охране труда сводятся в основном к следующему:

созданию достаточной освещенности рабочих мест, надежному закреплению станочного оборудования на фундаментах и рациональному их размещению на данной производственной площади с точки зрения удобного и безопасного подхода при работе, обслуживании и ремонте;

расположению привода;

устройству и сохранности ограждающих и других приспособлений, обеспечивающих безопасность труда на рабочем месте.

Станки и другое оборудование в цехах рекомендуется окрашивать в светлые тона, соблюдая при этом требование о том, чтобы не возникло явление «блесткости», которое утомляет глаза работающего. При размещении оборудования необходимо соблюдать установленные нормы минимальных интервалов и дистанций между станками, между станками и отдельными конструктивными элементами здания, правильно определять ширину проходов и проездов. Невыполнение правил и норм размещения оборудования приводит к загромождению помещений и травматизму. Если по условиям технологического процесса необходимо предусмотреть стеллажи или столы для заготовок и готовых изделий, то для этого отводится дополнительная площадь в соответствии с особенностями производства. При транспортировании различных заготовок в проходах нельзя допускать, чтобы транспортные средства и заготовки стесняли рабочую зону или выходили за границы прохода и образовывали встречные потоки.

Для создания высокой производительности и безопасности условий труда любого рабочего, большое значение имеет наличие на рабочем месте рациональных вспомогательных устройств, инструмента и приспособлений, хорошее естественное и искусственное освещение. Рабочие должны использовать средства индивидуальной защиты: очки, халаты, рукавицы, респираторы, маски (сварочные), каски и др.

Создание шкафчиков для инструмента, ящиков для заготовок и готовых деталей. Открытая проводка не допустима, конструкция узлов и шарниров должна исключать перекручивание и перетирания проводов.

На металлорежущих станках предусматривают защиту от возможного травмирования зажимными приспособлениями, стружкой, а также самими обрабатываемыми деталями.

Основным фактором по обеспечению безопасности при проектировании станков и их модернизации является ГОСТ 12.209 — 80, требующий, чтобы передачи (цепные, ременные, зубчатые и др.), расположенные вне корпуса были ограждены сплошными жалюзи или щитами. Предусматривается окраска в сигнальные цвета подвижных сборочных единиц.

Охрана окружающей среды.

Охрана окружающей среды — это система мер, направленная на поддерживание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей средой, обеспечивающая сохранение и восстановление природных богатств, рациональное использование природных ресурсов, предупреждающее прямое и косвенное вредное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровье человека. Должно уделяться большое внимание охране природы в нашей Республике. В интересах настоящего и будущего поколения должны приниматься необходимые меры для охраны окружающей среды: почвы, водных ресурсов, растительного и животного миров, для сохранения в чистоте атмосферы.

Загрязнением называется внесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее в рассматриваемое время неблагоприятных химических, физических и биологических компонентов или превышение их естественного среднемноголетнего уровня в среде. Загрязнения, поступающие в окружающую среду, могут быть естественные (пыльные бури, лесные пожары и т. д.) и искусственные, к ним относятся выбросы промышленных предприятий. В сточных водах машиностроительных предприятий могут содержаться нефтепродукты, эмульсии, фенолы, механические примеси и т. п.

Наряду с этим окружающая среда подвергается возрастающему воздействию неблагоприятных факторов физической природы. Неблагоприятные факторы физической природы: шум, вибрация, тепловое загрязнение, радиоактивное, электромагнитное и другие виды излучений.

Каждые неблагоприятные факторы подвергаются нормированию.

Для каждого источника загрязнения устанавливаются ПДК и ПДВ, которые определяются Минздравом.

Одним из важнейших факторов влияния на среду обитания человека и всего животного мира является хозяйственная деятельность человекапромышленность, транспорт, строительство, сельское хозяйство. Деятельность человека вносит существенное изменение в биосферу в целом. В механических цехах и участках отработанную СОЖ необходимо собирать в специальные емкости. Масляная часть эмульсии может поступать на регенерацию или сжигаться. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию должна соответствовать СН и П11−32−14. Водную составляющую СОЖ очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию.

Выбросы в атмосферу отходов производства изменяют ее химический состав, стоки промышленных загрязненных вод в водоемы загрязняют почву и источники водоснабжения, гидростроительство влияет на климат прилегающих районов.

В результате нерациональной деятельности человека природе наносится большой урон, что отрицательно сказывается на существовании всего человеческого общества. Охрана природы имеет важное социальное значение, составляя в нашей стране часть всей программы развития народного хозяйства.

Проблема охраны окружающей среды является комплексной и носит глобальный характер и поэтому должна решаться не только применительно к конкретному предприятию, но и в масштабах отдельных городов, промышленных центров, регионов всей территории страны, группы стран и всего мира.

Охрану окружающей среды в Казахстане в настоящее время следует рассматривать как комплекс мероприятий, направленных на обеспечение единства экологической политики, экономического и социального развития народного хозяйства и страны в целом.

В соответствии с конституцией сформированы государственные системы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, руководящим документом которого является основы земельного, лесного и водного законодательства об охране атмосферного воздуха, растительного и животного миров.

Планируемый и проектируемый комплекс природоохранных мероприятий должен обеспечивать следующие цели:

соблюдение нормативных требований к состоянию окружающей среды, отвечающих интересам охраны здоровья людей и природной среды с учетом перспективных изменений, обусловленных развитием производства и демографическими сдвигами;

получение максимальных народно-хозяйственного и экономического эффектов от улучшения окружающей среды, сбережения и более полного использования природных ресурсов.

В современном обществе резко возросла роль и задачи промышленной экономики, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией производства. Разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты природы, всемирно развивать и внедрять малоотходные, биоотходные технологические процессы, создавать предприятия замкнутого цикла, сохранять живую природу как источник здоровья человека и формирования его личности.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение суммарной трудоемкости ремонта с учетом ремонтной сложности оборудования цеха

Определяем количество капитальных ремонтов оборудования, приходящихся на год эксплуатации на примере одного станка согласно [6, стр. 103]

(80)

где Тг — количество месяцев в году; tкр — период времени до последующего капитального ремонта, принимается равным:

металлообрабатывающие станки — 84 мес.

грузоподъемные механизмы — 32 мес.

сварочные машины — 32 мес.

калориферы — 32 мес.

воздушные завесы, приточки, вентиляция — 32 мес. Подставив данные значения в формулу, получаем Металлообрабатывающие станки:

.

Грузоподъемные механизмы, сварочные машины, отопительное и вентиляционное оборудование Определяем количество средних ремонтов

; (81)

где tср — период времени до последующего среднего ремонта: 28; 16 [6, стр.98]

Металлорежущие станки

.

Грузоподъемные механизмы, сварочные машины, отопительное и вентиляционное оборудование

.

Определяем количество текущих ремонтов

; (82)

где tтр — период времени для последующего текущего ремонта: 6; 4

Металлорежущие станки

.

Грузоподъемные механизмы, сварочные машины, отопительное и вентиляционное оборудование

.

Определяем трудоемкость для всех ремонтов

(83)

где ?EPCi — единица ремонтной сложности; nij — число ремонтов i-ro элемента j-ro вида; tj — трудозатраты на единицу ремонта j-ro вида. Подставив данные значения в формулу, получим Тн-ч = 85,5*1,57*1,5 + 85,5*0,29*5,7 + 85,5*0,14*12,7 = 494,7.

Расчеты для остального оборудования производятся аналогично по вышеприведенным формулам. Результаты расчетов сведены в таблицу 15.

3.2 Формирование плана по труду

Составление баланса рабочего времени и определение численности эксплуатационного и ремонтного персонала. В основе определения плановой численности эксплуатационного и ремонтного персонала. В основе определения плановой численности эксплуатационного персонала лежит плановый баланс рабочего времени одного рабочего на год.

Эксплуатационное обслуживание энергетического оборудования и сетей осуществляет эксплуатационный персонал. Режим его работы устанавливается в зависимости от количества рабочих смен и состава электрооборудования, работающего в эти смены.

Ремонтный персонал может работать в одну смену или две смены в зависимости от установленного времени ремонтного простоя, трудоемкости ремонта оборудования.

Составляется баланс рабочего времени по данным отчетного года для рабочих с одинаковым режимом работы.

При составлении баланса рабочего времени одного рабочего на плановый период принимаем:

среднюю продолжительность основного и дополнительного отпуска — 20 календарных дней;

невыходы из-за болезни — 2 ч 3% от номинального фонда рабочего времени в днях;

невыходы в связи с выполнением общественных и государственных обязанностей — 0,3 ч 0,5% от номинального фонда рабочего времени в днях;

внутрисменные потери 1ч2% номинального фонда рабочего времени в часах.

Расчет балансов рабочего времени сводится в таблицу 9.

На основе таблицы определяется коэффициент использования рабочего времени, Яирв

(84)

где Тэфч — эффективный фонд рабочего времени, в часах; Тнч — номинальный фонд рабочего времени, в часах.

Подставив известные данные в формулу, получим

.

Таблица 9 — Баланс рабочего времени

Находим среднефактическую продолжительность рабочего времени

(85)

где Тявдн — явочный фонд рабочего времени, в днях. Подставив в формулу известные данные, получим

.

Численность эксплуатационных рабочих Чэкс определяется согласно [7, стр.74]

(86)

где ?ЕРС — суммарная ремонтная сложность электрооборудования; Ясмкоэффициент сменности, для непрерывного режима равен 4; Нобс — норма обслуживания на одного рабочего следует принять для электрооборудования, работающего в помещениях с нормальной средой, равной 650 — 750 е.р.с.

Подставив известные значения в формулу, получим При планировании численности персонала объем работ по капитальному ремонту сложного электрооборудования рекомендуется осуществлять специализированными ремонтными предприятиями.

Находим численность ремонтного персонала по формуле

(87)

где ?Тн.час — годовое время на ремонт электрооборудования и сетей по норме, час; Явн — коэффициент выполненных норм, принять равным 1; Tэфчэффективный фонд рабочего времени, в часах.

Подставив значения, получим Определение планового фонда оплаты труда. Планирование заработной платы включает определение фонда оплаты труда и средней заработной платы. Расчет планового фонда оплаты труда ведется раздельно для эксплуатационных рабочих по повременно-премиальной системе, ремонтников по сдельно-премиальной системе. Различают фонд оплаты труда тарифный, часовой, дневной и месячный (годовой). Тарифный фонд оплаты труда эксплуатационных рабочих находится согласно [7, стр.79]

(88)

где Ччтар.(экс) — часовая тарифная ставка эксплуатационного рабочего, час.

Подставив известные значения в формулу, получим

.

Определим тарифный фонд оплаты труда ремонтного персонала

(89)

где Ччтар.(рем) — часовая тарифная ставка ремонтного рабочего. Подставив значения, получим

.

Принимаем средний разряд работ по ремонту за четвертый.

В часовой фонд оплаты труда входит тарифный фонд и доплаты до часового фонда: премия и доплата за работу в ночные часы.

Размер премий за выполнение установленных показателей принимаем в размере 30 — 50%. Размер доплат за работу в ночную смену принимаем равным 4,5%. Оплату за работу в праздничные дни как доплату до дневного фонда оплаты труда для персонала с непрерывным режимом работы принимаем равным 1,6%.

Годовой (месячный) фонд оплаты труда включает все виды заработной платы, а также доплаты до годового (месячного) фонда — оплату очередных и дополнительных отпусков.

Доплаты до годового (месячного) фонда оплаты труда принимаем: отпускные в размере 10% дневного фонда оплаты труда.

Результаты расчета ФОТ сводятся в таблицу 10.

Таблица 10 — Годовой фонд оплаты труда категорий работников

3.3 Определение плановой сметы годовых эксплуатационных расходов на содержание и ремонт схемы внутреннего электроснабжения

Затраты текущего характера, связанные с ремонтом и эксплуатацией схемы внутреннего электроснабжения промышленного предприятия включают следующие элементы затрат и определяют согласно [8, стр.87]

(90)

где Иотэкс — затраты на основную и дополнительную заработную плату по труду эксплуатационного персонала.

Расчеты производим согласно.

Социальный налог с заработной платы для эксплуатационного персонала определяется по формуле

(91)

где Ясоц.н. — коэффициент социального налога, принять равным 0,2. Подставив значения в формулу, получаем

.

Определим затраты на эксплуатационные материалы

(92)

где Ямз — коэффициент материальных затрат, принять равным 0,15.

Подставляя известные значения в формулу, получаем

.

Социальный налог с основной и дополнительной заработной платы ремонтного персонала определяется по формуле

(93)

.

Определим материальные затраты на ремонты всех видов

(94)

где — коэффициент материальных затрат на ремонты, принять равным 2,5.

.

Прочие ремонтные затраты

(95)

где — коэффициент прочих ремонтных затрат, принять равным 0,3 — 0,5.

.

Определим прочие затраты

(96)

где Япр — коэффициент прочих затрат, принять равным 0,01.

.

Ремонтные затраты определим по формуле

(97)

.

Результаты расчета затрат на содержание схемы электроснабжения сводим в таблицу 11.

Таблица 11 — Смета годовых затрат на содержание схемы внутреннего электроснабжения цеха

Таблица 12 — Определение ремонтной сложности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа над дипломным проектированием заключалась в выборе рациональной схемы электроснабжения отдельно взятого цеха, в данном случае шлифовального цеха инструментального завода.

Цель электроснабжения — обеспечение надежности электроснабжения промышленного производства на всех его этапах, а также улучшение экономических показателей в плане производства, распределения и потребления электрической энергии.

Здесь рассмотрены вопросы по расчету электрических нагрузок цеха. В данном цехе расположены электроприемники с различными режимами работы и технологическими особенностями, предназначенные для ремонта электрических машин.

В качестве источника электроснабжения выбрана КТП типа 2×160 кВ*А. Для компенсации реактивной мощности Q — БСК типа УКЗ-0,38−40УЗ. Рассчитаны и выбраны провода и кабели распределительной и магистральной сетей, конструктивное исполнение распределительной сети.

Далее был рассчитан, выбран питающий кабель на 10 кВ марки ААБ сечением (3×50) мм2.

Рассчитано защитное заземление. Приняты к установке по периметру цеха прутковые заземлители диаметром 12 мм, длиной 3 м, в количестве 66 шт, с расстоянием между заземлителями 3 м.

Далее описана релейная защита КТП.

В экономической части рассчитана смета годовых затрат на содержание сети внутрицехового электроснабжения. Она составила 3265,26 тыс. тенге. Завершающим этапом проектирования является графическая часть дипломного проекта из четырех листов формата А1, на которых показаны план расположения электрооборудования и силовой сети данного цеха, схема электрическая однолинейная электроснабжения цеха.

1. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. — Москва: Высшая школа, 1990 г.

2. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. — Москва: Высшая школа, 1981 г.

3. Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д., Электроснабжение промышленных предприятий и установок. — Москва: Энергопромиздат, 1989 г.

4. Баумштейн И. А., Хомяков М. В., Справочник по электроустановкам высокого напряжения. — Москва: Энергоатомиздат, 1986 г.

5. Барыбин Ю. Т., Справочник по проектированию электроснабжения (Электроустановки промышленных предприятий). — Москва: Энергоатомиздат, 1990 г.

6. Шайнуров Н. Ш., Рубенштейн Б. И., Основные положения о планово-предупредительном ремонте электрооборудования промышленного предприятия. — Москва: 2000 г.

7. Беляев М. В., Бабдуллин Я. Н., Нормативы численности рабочих, занятых ремонтом и межремонтным обслуживанием электрооборудования на промышленных предприятиях. — Москва: 2000 г.

8. Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования на промышленных предприятиях. — Москва: 1999 г.