Электроснабжение ремонтно-механического цеха
Министерство науки и образования Р.Ф.
Волжский филиал ГОУ ВПО Мар. ГТУ.
Специальность 270116
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По предмету: «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» на тему: Электроснабжение ремонтно-механического цеха»
Выполнил студент Журавлёв В.А.
Группа МЭ 41сз.
Руководитель
проекта Моргунов Е.П.
Волжск 2010
Содержание
1. Общая часть
1.1 Введение
1.2 Краткое описание технологического процесса
1.3 Выбор напряжения и рода тока
1.4 Выбор схемы электроснабжения
2. Расчётная часть
2.1 Расчёт мощности цеха
2.2 Расчёт числа и мощности трансформаторов
2.3 Расчёт силовой сети
2.4 Расчёт ответвлений к станкам
2.5 Расчёт токов КЗ
2.6 Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей с высокой и низкой стороны
2.7 Выбор компенсирующих устройств
2.8 Расчёт заземления
Список литературы
1. Общая часть
1.1 Введение
К области электроснабжения относятся: производство, передача и распределение электроэнергии. Электроэнергию вырабатывают электростанции, которые подразделяются на гидравлические и тепловые. Последние в свою очередь делятся на конденсаторные, противодавленческие и смешанные.
Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, которые обычно находятся либо в соответствующих сырьевых районах, либо в близи населённых пунктов промышленных районов.
Очевидно, что месторасположения заводов и фабрик не может совпадать с местом строительства гидростанций и крупных конденсационных станций.
Чем мощнее электростанция, тем больше фабрик, заводов или цехов она может снабжать электроэнергией и тем значительнее будет обслуживаемый ей район. Следовательно, при любых условиях возникает необходимость в передаче электроэнергии от электростанции к потребителям.
Передача электроэнергии осуществляется посредством линий электропередач и трансформаторов, устанавливаемых на повышающих и понижающих подстанциях.
Промышленными потребителями электроэнергии в большинстве случаев являются электродвигатели и светильники, количество которых весьма велико. Поэтому при передаче электроэнергии, одновременно должно происходить её постепенное распределение и разделение, сначала между крупными потребителями, а затем между всё более и более мелкими.
Распределение электроэнергии осуществляется в распределительных устройствах подстанций и в распределительных пунктах.
В электроснабжении предприятий все связанные со станциями вопросы имеют важное значение.
1.2 Краткое описание технологического процесса
Ремонтно-механический цех относится к вспомогательным цехам завода. Он обслуживает все цеха основного и вспомогательного производства завода, производит текущий и капитальный ремонт и изготавливает запасные части к оборудованию.
Электроприёмники цеха не связаны между собой технологическим процессом, их работа происходит независимо друг от друга и остановка одного или нескольких из них не вызывает остановки других электроприёмников.
В основном производстве механизмы РМЦ служат для обработки металлов.
В большинстве случаев такие цеха разбиваются на отделения, например: механическое, сварочное, кузнечное, сборочное, и т.д. Которые выполняют те или иные заказы основных цехов в соответствии с их требованиями.
Среда в цехе – нормальная.
По степени надёжности электроснабжения – относится к третьей категории.
1.3 Выбор напряжения и рода тока
Приёмники электрической энергии современных промышленных предприятий могут быть подразделены на группы, различающиеся по мощности, режиму работы, напряжению, роду тока.
Большая часть электроприёмников – электродвигатели производственных механизмов, электрическое освещение, электрические печи, электросварочные установки – являются, как правило, потребителями трёхфазного переменного тока промышленной частоты- 50 Гц.
Согласно ГОСТ 721-62, номинальные линейные напряжения электрических сетей в электроустановках до 1000 В должны соответствовать при трёхфазном переменном токе: 220, 380, 660 В.
Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют установки переменного напряжения 380/220В с глухо – заземлённой нейтралью. Выбор данного напряжения и рода тока обеспечивает возможность использования общих трансформаторов для питания силовой и осветительной нагрузки, а также снижение потерь электроэнергии в цеховых сетях - по сравнению с напряжением 220/127В.
Указанное напряжение следует применять во всех случаях, где этому не препятствуют какие – либо местные условия и если технико – экономическими расчётами не доказана целесообразность применения более высокого напряжения. Наибольшая мощность трёхфазных электроприёмников, питаемых от системы напряжением 380 / 220В, не должна превышать величины, допускающей применение контакторов на ток 600 А.
1.4 Выбор схемы электроснабжения
Выбираем магистральную схему электроснабжения.
При магистральной схеме электроснабжения питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схеме блока: трансформатор – магистраль.
Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединёнными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.
Магистральные схемы, в отличие от радиальных, находят применение при нагрузках, которые распределены относительно равномерно по площади цеха.
Достоинство магистральной схемы питания заключаются в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающем расход цветных металлов, и уменьшения габаритов распределительных установок.
2. Расчётная часть
2.1 Расчёт мощности цеха
Расчёт мощности цеха производится методом коэффициента максимума.
Составляется таблица №-2
Питающая линия №1
Группа А. Ки = 0,14
№ 2 – 7 кВт
№ 1 - 10 кВт
№ 3 – 1 кВт
№ 4 – 7 кВт
№ 5- 16.2 кВт
№ 6 - 10 кВт
№ 7 – 4.5 кВт
№ 8 – 2.8 кВт
№ 9 – 2.8 кВт
Питающая линия №2
Группа А. Ки = 0.14
Группа Б. Ки = 0.16
№ 10 – 2.8 кВт
№ 11 – 0.6 кВт
№ 12 – 6.325 кВт
№ 13 – 3.525 кВт
№ 14 – 10 кВт
№ 15 – 0.6 кВт
№ 16 – 4.5 кВт
№ 17 – 6.2 кВт
Группа В. Ки = 0.25
№ 18 – 7 кВт
№ 19 – 2.8 кВт
№ 20 – 12.65 кВт
№ 21 – 7.5 кВт
№ 22 – 2.8 кВт
№ 23 – 4.5 кВт
Питающая линия № 3
Группа А. Ки = 0.14
Группа Б. Ки = 0.25
№ 24 – 4.5 кВт
№ 25 – 4.5 кВт
№ 26 – 4.5 кВт
№ 27 – 4.5 кВт
№ 28 – 0.6 кВт
№ 29 – 0.6 кВт
№ 30 – 20 кВт
Питающая линия № 4
Группа А. Ки = 0.14
Группа Б. Ки = 0.3
№ 31 – 4.5 кВт
№ 32 – 1 кВт
№ 33 – 4.5 кВт
Группа В. Ки = 0.8
№ 34 – 9.7 кВт с ПВ=65%
№ 35 – 4.5 кВт
Питающая линия № 5
Группа А. Ки = 0.1
Группа Б. Ки = 0.25
%№ 37 – 10 кВт
№ 41 – 1.4 кВт с ПВ=40
Группа В. Ки = 0.5
Группа Г. Ки = 0.8
№ 36 – 30 кВт
№ 39 – 7 кВт
№ 38 – 4.5 кВт
Расчёт:
1) Определяем для питающей линии 1 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 4Ч7+1+2Ч7+3Ч4.5+2Ч2.8+4Ч2.8=73.3 кВт.
Группа Б: Рн = 5Ч10+2Ч16,2+6Ч10=142,4 кВт.
Всего по линии 1 ∑Рн = 73,3+142,4 = 215,7 кВт.
2) Определяем для питающей линии 2 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн=5Ч0,6+6,325+ 3,525+3Ч0,6+4Ч4,5+ 6,2+7+2Ч2,8+2Ч7,5+ 2,8+3Ч4,5 = 82,75 кВт.
Группа Б: Рн = 10+2Ч12,6 = 35,3 кВт.
Группа В: Рн = 2,8 кВт.
Всего по линии 2 ∑Рн = 82,75+35,3+2,8 = 120,85 кВт.
3) Определяем для питающей линии 3 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 2Ч4,5+2Ч0,6 = 10,2 кВт.
Группа Б: Рн = 4,5+4Ч4,5+4,5+0,6+2Ч20 = 67,06 кВт.
Всего по линии 3 ∑Рн = 10,2+67,06 = 77,26 кВт.
4) Определяем для питающей линии 4 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: Рн = 4,5+2Ч1+4,5 = 10 кВт.
Группа Б: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём сварочные аппараты с ПВ = 65%
и Рн=9,7 кВт. К ПВ=100%
Рн = РпЧ√ПВп [4,стр.68 (3,10)]
Рн = 9,7Ч√0,65 = 7,8 кВт.
Мощность Группа Б. Рн = 3Ч7,8 = 23,4 кВт.
Группа В: Рн = 2Ч4,5 = 9 кВт.
Всего по линии 4 ∑Рн = 10+23,4+9 = 42,4 кВт.
5) Определяем для питающей линии 5 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)
Группа А: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём кран-балку с ПВ = 40% и Рн=1,4 кВт. К ПВ=100%
Рн = РпЧ√ПВп [4,стр.68 (3,10)]
Рн = 1,4Ч√0,4 = 0,9 кВт
Мощность Группа А. Рн = 0,9 кВт.
Группа Б: Рн = 10 кВт.
Группа В: Рн = 7 кВт.
Группа Г: Рн = 30+4,5+2Ч4,5 = 43,5 кВт.
Всего по линии 5 ∑Рн = 0,9+10+7+43,5 = 61,4 кВт.
Итого по цеху ∑Рн = 215,7+120,85+77,26+42,4+61,4 = 517,6 кВт.
6) Для каждой питающей линии определяем отношение:
Рн max
m = -----------[2,стр.16,(1,4)](1)
Pн min
Где Рн max и Рн min – соответственно наибольшая и наименьшая мощности двух электроприёмников в данной линии (графа 5)
16.2
Питающая линия 1: m = ---------- = 16.2(1)
1
12,65
Питающая линия 2: m = ---------- = 21,1 (1)
0,6
20
Питающая линия 3: m = ---------- = 33,3(1)
0,6
7,8
Питающая линия 4: m = ---------- = 7,8(1)
1
30
Питающая линия 5: m = ---------- = 33,3(1)
0,9
30
Итого по цеху: m = -------- = 50(1)
0,6
Коэффициент использования Ки и cos ф определяем из таблиц:
[4 стр. 66-69]. (графа 6 и 7)
По значениям cos ф определяем tg ф (графа 7)
7) Активная и реактивная мощность смены определяется по формулам:
Рсм = Ки Ч Рн [4 стр. 103, (4,18)] (графа 8)(2)
Где - Рсм – активная мощность смены, кВт.
Ки - коэффициент использования(графа 6)
Рн – общая мощность кВт.
Qсм = Рсм Ч tg ф[4,стр. 103,(4,19)](графа 9)(3)
Где – Qсм – реактивная мощность смены, кВар.
Рсм – активная мощность смены, кВт.
tg ф – (графа 6)
Питающая линия 1:
Группа А: Рсм = 0,14Ч73,3 =10,3 кВт.(2)
Qсм = 10,3Ч 1,73 = 17,8 кВар(3)
Группа Б: Рсм = 0,16 Ч 142,4 = 22,8 кВт.(2)
Qсм = 22,8 Ч 1,33 = 30,3 кВар.(3)
Всего по линии 1:
∑Рсм = РсмА + РсмБ = 10,3+22,8 = 33,1 кВт.
∑Qсм = Qсм1 + Qсм2 = 17,8 + 30,3 = 48,1 кВар.
Питающая линия 2:
Группа А: Рсм = 0,14 Ч 82,75 = 11,6 кВт. (2)
Qсм = 11,6 Ч 1,73 = 20 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 0,16 Ч 35,3 = 5,6 кВт.(2)
Qсм = 5,6 Ч 1,33 = 7,5 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 2,8 Ч 0,25 = 0,7 кВт.(2)
Qсм = 0,7 Ч 0,75 = 0,5 кВар.(3)
Всего по линии 2: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + РсмВ = 11,6+5,6+0,7=17,9 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 20+7,5+0,5 = 28 кВар.
Питающая линия 3:
Группа А: Рсм = 10,2 Ч 0,14 = 1,4 кВт. (2)
Qсм = 1,4 Ч 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 67,06 Ч 0,25 = 16,8 кВт.(2)
Qсм =16,8 Ч 0,75 = 12,6 кВар.(3)
Всего по линии 3: ∑Рсм = РсмА + РсмБ = 1,4+16,8 = 18,2 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б =2,4+12,6 = 15 кВар.
Питающая линия 4:
Группа А: Рсм = 10 Ч 0,14 = 1,4 кВт.(2)
Qсм = 1,4 Ч 1,73 = 2,4 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 23,4 Ч 0,3 = 7 кВт.(2)
Qсм = 7 Ч 2,29 = 16 кВар. (3)
Группа В: Рсм = 9 Ч 0,8 = 7,2 кВт. (2)
Qсм = 7,2 Ч 0,62 =4,5 кВар. (3)
Всего по линии 4: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + Рсм В = 1,4+7+7,2=15,6 кВт.
∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 2,4+16+4,5 = 22,9 кВар.
Питающая линия 5:
Группа А: Рсм = 0,9 Ч 0,1 = 0,09 кВт.(2)
Qсм = 0,09 Ч 1,73 = 0,15 кВар.(3)
Группа Б: Рсм = 10 Ч 0,25 = 2,5 кВт.(2)
Qсм = 2,5 Ч 1,17 =2,9 кВар.(3)
Группа В: Рсм = 7 Ч 0,5 = 3,5 кВт.(2)
Qсм = 3,5 Ч 1,02 = 3,6 кВар.(3)
Группа Г: Рсм = 43,5 Ч 0,8 = 34,8 кВт.(2)
Qсм = 34,8 Ч 0,62 = 21,6 кВар.(3)
Всего по линии 5 ∑Рсм = 0,09+2,5+3,5+34,8 = 40,8 кВт.
∑Qсм = 0,15+2,9+3,6+21,6=28,3 кВар.
Итого по цеху: ∑Рсм =33,1+17,9+18,2+15,6+40,8 = 125,6 кВт.
∑Qсм = 48,1+28+15+22,9+28,3 = 142,3 кВар.
8) Средневзвешенные значения коэффициента использования Ки по каждой линии и цеху, определяем по формуле:
∑Рсм
Ки = ---------[2, стр. 11,(1.1)] (4)
∑Рн
Где ∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.
∑Рн – суммарная общая мощность кВт.
33,1
Питающая линия 1: Ки = --------- = 0,15(4)
215,7
17,9
Питающая линия 2: Ки = --------- = 0,15(4)
120,85
18,2
Питающая линия 3: Ки = --------- = 0,23 (4)
77,26
15,6
Питающая линия 4: Ки = --------- = 0,37(4)