Расчет электроснабжения цеха "Владивостокского бутощебёночного завода"

Введение

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов.

В данном курсовом проекте приведен расчет электроснабжения цеха «Владивостокского бутощебёночного завода». Данные для проекта были взяты на производственной практике и, впоследствии, он также будет использован в дипломном проектировании.

1. Выбор освещения

1.1 Расчет освещения

Расчет освещения производим точечным методом. Метод применяется при расчете общего равномерного, общего локализованного и местного освещения помещений, когда имеются или отсутствуют затенения; при любом расположении освещаемых поверхностей, но как правило, только при светильниках прямого света; при расчете наружного освещения на минимальную освещенность.

Рис. 1. Схема расположения светильников

Принимаем по справочнику [1] тип светильника: НСП17.

Технические данные светильника НСП17:

Рл=1000 Вт (ЛН),

Фл=16189 лм,

,

cв=1.

По справочнику [1] принимаем минимальную горизонтальную освещенность: Еmin=300 лк.

Длина освещаемого помещения L=60 м.

Высота освещаемого помещения H=8 м.

Принимаем коэффициент запаса Кз=1,3 (коэффициент запаса учитывает старение ламп и запылённость светильников).

Задаемся расстоянием между светильниками l=2 м.

Определяем расстояние от нити накаливания до освещаемой поверхности:

h=H-b, м, (1.1.1)

где H – высота потолка в цехе, м; b – расстояние от потолка до светильника, м

h=H-b=8–0,3=7,7 м.

Угол:

,

,

.

Сила света под углом :

cos =cos 7=0,99, по справочнику [1] сила света под этим углом при l= 2 м равна Iα=825 кд).

Определим горизонтальную освещенность в точке К1:

, лк, (1.1.2)

где n – число светильников равноудаленных от освещаемой точки, шт.; С – поправочный коэффициент; Ia – сила света лампы под углом a, кд; Кз – коэффициент запаса (1,2ё1,5); a – угол между вертикальной и наклонной составляющей силы свете (см. рис. 1), град.; h – высота подвеса светильника, м.

Поправочный коэффициент C:

, лм, (1.1.3)

где Фл – световой поток лампы, лм.

лм.

Отсюда горизонтальная освещенность:

лк.

Расчетная горизонтальная освещенность в точке К1 удовлетворяет условию Ег=336 лк < Emin=300 лк.

Определим необходимое число светильников:

, шт., (1.1.4)

шт.

Принимаем количество светильников nсв=30 шт.

1.2 Выбор осветительного кабеля по условию допустимого нагрева

Принимаем ЩО с тремя АВ. Для каждого АВ 10 ламп.

Расчетный ток в осветительном кабеле:

Для АВ 1:

, А, (1.2.1)

где Pл – мощность одной лампы, Вт; U – напряжение питающей сети, В; cosjсв – коэффициент мощности светильника, для ламп накаливания cosjсв = 1.

A.

Аналогично для других АВ.

Принимаем сечение кабеля S=10 мм2, Iдоп=70 А (из справочника [2]).

Принимаем для питания осветительной установки кабель марки КРПСН 34, (r0=1,840 Ом/км; х0=0,092 Ом/км) [3].

Выбираем для освещения трансформатор ТМ-25

Технические данные трансформатора ТМ – 25:

Sном=25 кВА,

Uвн=6; 10 кВ,

Uнн=0,23; 0,4; кВ,

Потери:

Pх.х.=0,135 кВт,

Pк.з.=0,6 кВт,

Uк.з.=4,5%,

Iх.х.=3,2%.

1.3 Проверка осветительной сети по потере напряжения

Потеря напряжения на наиболее удаленной лампе не должна превышать 2,5%.

Находим допустимую величину минимального напряжения на наиболее удаленной лампе:

, В, (1.3.1)

В.

Допустимая потеря напряжения в осветительной сети:

, В, (1.3.2)

В.

Расчетная потеря напряжения в осветительной сети:

, В, (1.3.3)

где – потеря напряжения в осветительном трансформаторе; – потеря напряжения в кабеле.

, В, (1.3.4)

где β – коэффициент загрузки трансформатора (принимаем =0,85);

Uа – относительное значение активной составляющей напряжения к.з. в трансформаторе, %;

Uр – относительное значение реактивной составляющей напряжения к.з. в трансформаторе, %.

, %, (1.3.5)

, %.

, %, (1.3.6)

, %.

Окончательно можно записать:

=8,55, В.

Потеря напряжения в осветительном кабеле:

, В, (1.3.7)

где Rk – активное сопротивление жил кабеля, Ом; Xk – индуктивное сопротивление жил кабеля, Ом.

, Ом, (1.3.8)

, Ом, (1.3.9)

где r0 – активное сопротивление жил кабеля, Ом/км (r0=1,84 Ом/км); х0 – индуктивное сопротивление жил кабеля, Ом/км (х0=0,092 Ом/км); L – длина кабеля от трансформатора до светильника, км (L=0,1 км).

, Ом,

Ом.

Окончательно записываем:

В.

Отсюда расчетная потеря напряжения в осветительной сети:

В.

Так как выполняется условие >, следовательно, выбранный кабель подходит по потере напряжения.

1.4 Расчет токов короткого замыкания в осветительной сети

, А, (1.4.1)

где Z – сопротивление сети от источника питания (трансформатора) до места к.з., Oм.

, Ом, (1.4.2)

где Rтр. – активное сопротивление трансформатора, Ом; Хтр. – индуктивное сопротивление трансформатора, Ом.

, Ом, (1.4.3)

, Ом, (1.4.4)

, А, (1.4.5)

, А,

, Ом,

, Ом,

, Ом.

Окончательно можно записать:

, А.

1.5 Проверка кабельной сети по термической стойкости

, мм2, (1.5.1)

где α – термический коэффициент (для меди α=7); tп – приведенное время срабатывания релейной защиты (tп=0,4 сек).

мм2.

Выбранный кабель сечением S=10 мм2 удовлетворяет условию Sк > Smin.

1.6 Вывод

Был произведен выбор типа освещения, а также выбор трансформатора и кабеля питающего осветительную сеть.

2. Расчет сети высшего напряжения по условию допустимого нагрева

2.1 Расчет силового трансформатора

Находим расчетную мощность трансформатора:

, кВА, (2.1.1)

где – сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп электроприёмников;

– сумма расчетных реактивных нагрузок отдельных нагрузок электроприемников;

(из справочника [2]).

, кВт, (2.1.2)

, кВт, (2.1.3)

где – установленная мощность группы электроприёмников.

кВт

, кВт,

, кВт,

кВт.

К установке принимаем трансформатор ТМН 6300/35–73У1

Технические данные трансформатора:

Sтр.ном=6300 кВА,

Uвн=35 кВ,

Uнн=6,3 кВ,

Потери:

Pх.х.=9,25 кВт,

Pк.з.=46,5 кВт,

Uк.з.=7,5%,

Iх.х.=0,6%.

2.2 Выбор сечений кабельной сети по условию допустимого нагрева

Расчетный ток кабеля определяем по формуле:

, А, (2.2.1)

где cos φ – коэффициент мощности, соответствующий расчетной нагр

узке (ссылаясь на данные справочника [5] берем cos φ в пределах 0,89–0,92).

, А,

, А,

, А,

, А,

, А,

, А,

, А,

, А.

Полученные данные сводим в таблицу 1 и наносим на схему электроснабжения:

Таблица 1

2.3 Вывод

На основании расчетов электрических нагрузок приняты к установке два трансформатора ТМН 6300/35–73У1. Расчеты кабельной сети по условию допустимого нагрева позволили произвести выбор сечений рабочих жил кабелей при этом во всех случаях соблюдается условие .

3. Проверка кабельной сети по потере напряжения в нормальном режиме работы

3.1 Расчет потери напряжения в нормальном режиме работы для кабеля самого удаленного и мощного электроприемника

Минимальное напряжение на зажимах электроприемников в нормальном режиме работы рассчитываем по формуле:

, В, (3.1.1)

В.

Общую допустимую потерю напряжения в сети определяем из выражения:

, В, (3.1.2)

В.

Потеря напряжения в трансформаторах:

, В,

Находим коэффициент загрузки трансформатора:

, (3.1.3)

.

Относительное значение активной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора:

, %, (3.1.4)

%.

Относительное значение реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора:

, %,

%.

Находим потерю напряжения в трансформаторе:

В.

Потеря напряжения в кабеле ВБбШв 3Ч35:

Активное и индуктивное сопротивления кабеля:

, Ом,

, Ом,

, Ом,

, Ом,

, В,

В.

Потери в фидерном кабеле:

, Ом,

, Ом,

В.

Общая потеря напряжения высоковольтной сети от источника питания до самого удаленного и мощного электроприемника составляет:

, В, (3.1.5)

В.

Таким образом, на самом удалённом электроприемнике высоковольтной сети расчетная потеря напряжения не превышает допустимых пределов:

В > В.

3.2 Вывод

Проведенные выше расчеты показали, что потеря напряжения на наиболее удаленном и наиболее мощном электроприемнике в нормальном режиме работы не превышает допустимых пределов В > В. Таким образом, выбранные ранее сечения кабелей по условию допустимого нагрева удовлетворяют требованиям по потере напряжения в нормальном режиме работы.

4. Проверка кабельной сети по условию пуска самого мощного электроприемника

Напряжение минимально допустимого значения:

, В, (4.1)

, В,

, В, (4.2)

В.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора ТМН 6300/35–73У1:

, Ом, (4.3)

, Ом,

, Ом, (4.4)

, Ом,

, Ом, (4.5)

, Ом,

, Ом, (4,6)

, Ом,

Окончательно можно записать:

, Ом, (4.7)

где Iдв.пуск. – пусковой ток, А (Iдв.пуск =5–7Iн).

Ом.

Таким образом, при пуске самого мощного электроприемника напряжение на его зажимах больше минимально допустимого значения:

В >