Характеристика механического цеха тяжелого машиностроения: потребители электроэнергии, технологический процесс. Категория надёжности электроснабжения и выбор схем ЭСН. Расчёт электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов.
Электроснабжение любого предприятия должно быть надежным, экономичным с возможностью загрузки на полную мощность.
При расчете электроснабжения электромеханического цеха завода учтены категории токоприемников цеха, учтены вопросы пожаро и взрывобезопасности помещений, в которых расположено электрооборудование цеха.
В расчетно-конструкторской части курсового проекта произведены необходимые расчеты по определению мощности трансформатора, выбору его типа и количества трансформаторов установленных в помещении цеховой ТП.
Выбрана оптимальная для данного цеха схема электроснабжения с расчетом токов нагрузки отходящих кабельных и проводных линий, выбраны провода воздушно-кабельной линии для запитки трансформаторов, рассчитаны токи коротких замыканий. Значение токов к.з использованы для проверки работоспособности эл.аппаратов, шин и кабелей на динамическую и термическую стойкость.
Важное значение отводится качеству электрической энергии, поэтому произведен расчет электрических цепей на потерю напряжения. В проекте применена типовая аппаратура для комплектации силовых ящиков и щитов. Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры произведен по расчетным и пусковым токам питаемых электродвигателей. Курсовой проект по электроснабжению электромеханического цеха является базовым для выполнения следующих заданий по технологии электромонтажных работ и экономике.
1. Общая часть
1.1 Характеристика механического цеха тяжелого машиностроения, потребителей электроэнергии и технологического процесса
Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для серийного производства изделий.
Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку) изделий для дальнейшей обработки их на анодно-механических станках.
Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочное, шлифовальные, анодно-механические станки и др.
В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.
МЦТМ получает ЭСН от ГПП или ПГВ завода.
Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1,2 км.
Напряжение 6 и 10 КВ. На ГПП подается ЭСН от ЭНС, расстояние - 8 км.
Количество рабочих смен - 2.
Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде.
Грунт в районе цеха - песок с температурой 20?С.
Каркас здания МЦТМ смонтирован из блоков - секций длиной 6 м каждый.
Размеры цеха A x B x H = 48 x 30 x 9 м.
Вспомогательные, бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 м.
Перечень оборудования цеха указан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.
Расположение основного оборудования показано на плане (чертеж 1).
Таблица 1
№ на плане Наименование ЭО Вариант 3 Примечание
Рэп, КВТ
1 2 3 4
1…5 Шлифовальные станки 50
6, 16, 18…20 Обдирочные станки типа РТ-341 45
17 Кран мостовой 40
21…23, 29…31 Обдирочные станки типа РТ-250 35
24…28, 34…36 Анодно-механические станки типа МЭ-31 18,4
7…15 Анодно-механические станки типа МЭ-12 10
32 Вентилятор вытяжной 18
33 Вентилятор приточный 20
2. Расчетно-конструкторская часть
2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схем ЭСН
По заданию на проектировании электроснабжения цеха обработки корпусных деталей осуществляется от энергосистемы к которой подключена ГПП предприятия.
Требования предъявляемые к надежности электроснабжения от источников питания определяются потребляемой мощностью и его видам.
Приемником электрической энергии в отношении обеспечения надежности разделяются на несколько категорий.
Первая категория - электроприемники - перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции.
В городских сетях с первой категории относят центральные канализационные станции, АТС, радио и телевидение, лифтовые установки высоких зданий. Временный интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников 1-ой категории не более 1 мин.
Вторая категория - электроприемники - перерыв электроснабжения которых приводит к массовым не допускам продукции, массовым рабочих, механизмов.
Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин.
Третья категория - все остальные токоприемники не подходящие под определения 1-ой и 2-ой категории к ним относят установки вспомогательного производства.
Электроприемники 1-ой категории должны обеспечиваться электроэнергией от 2-ух независимых источников питания, при отключении одного из них переключения на резервный должно осуществляться автоматически.
2.
Введение
Электроснабжение любого предприятия должно быть надежным, экономичным с возможностью загрузки на полную мощность.
При расчете электроснабжения электромеханического цеха завода учтены категории токоприемников цеха, учтены вопросы пожаро и взрывобезопасности помещений, в которых расположено электрооборудование цеха.
В расчетно-конструкторской части курсового проекта произведены необходимые расчеты по определению мощности трансформатора, выбору его типа и количества трансформаторов установленных в помещении цеховой ТП.
Выбрана оптимальная для данного цеха схема электроснабжения с расчетом токов нагрузки отходящих кабельных и проводных линий, выбраны провода воздушно-кабельной линии для запитки трансформаторов, рассчитаны токи коротких замыканий. Значение токов к.з использованы для проверки работоспособности эл.аппаратов, шин и кабелей на динамическую и термическую стойкость.
Важное значение отводится качеству электрической энергии, поэтому произведен расчет электрических цепей на потерю напряжения. В проекте применена типовая аппаратура для комплектации силовых ящиков и щитов. Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры произведен по расчетным и пусковым токам питаемых электродвигателей. Курсовой проект по электроснабжению электромеханического цеха является базовым для выполнения следующих заданий по технологии электромонтажных работ и экономике.
1. Общая часть
1.1 Характеристика механического цеха тяжелого машиностроения, потребителей электроэнергии и технологического процесса
Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для серийного производства изделий.
Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку) изделий для дальнейшей обработки их на анодно-механических станках.
Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочное, шлифовальные, анодно-механические станки и др.
В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.
МЦТМ получает ЭСН от ГПП или ПГВ завода.
Расстояние от ГПП до цеховой ТП - 1,2 км.
Напряжение 6 и 10 КВ. На ГПП подается ЭСН от ЭНС, расстояние - 8 км.
Количество рабочих смен - 2.
Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде.
Грунт в районе цеха - песок с температурой 20?С.
Каркас здания МЦТМ смонтирован из блоков - секций длиной 6 м каждый.
Размеры цеха A x B x H = 48 x 30 x 9 м.
Вспомогательные, бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 м.
Перечень оборудования цеха указан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.
Расположение основного оборудования показано на плане (чертеж 1).
Таблица 1
№ на плане Наименование ЭО Вариант 3 Примечание
Рэп, КВТ
1 2 3 4
1…5 Шлифовальные станки 50
6, 16, 18…20 Обдирочные станки типа РТ-341 45
17 Кран мостовой 40
21…23, 29…31 Обдирочные станки типа РТ-250 35
24…28, 34…36 Анодно-механические станки типа МЭ-31 18,4
7…15 Анодно-механические станки типа МЭ-12 10
32 Вентилятор вытяжной 18
33 Вентилятор приточный 20
2. Расчетно-конструкторская часть
2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схем ЭСН
По заданию на проектировании электроснабжения цеха обработки корпусных деталей осуществляется от энергосистемы к которой подключена ГПП предприятия.
Требования предъявляемые к надежности электроснабжения от источников питания определяются потребляемой мощностью и его видам.
Приемником электрической энергии в отношении обеспечения надежности разделяются на несколько категорий.
Первая категория - электроприемники - перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции.
В городских сетях с первой категории относят центральные канализационные станции, АТС, радио и телевидение, лифтовые установки высоких зданий. Временный интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников 1-ой категории не более 1 мин.
Вторая категория - электроприемники - перерыв электроснабжения которых приводит к массовым не допускам продукции, массовым рабочих, механизмов.
Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин.
Третья категория - все остальные токоприемники не подходящие под определения 1-ой и 2-ой категории к ним относят установки вспомогательного производства.
Электроприемники 1-ой категории должны обеспечиваться электроэнергией от 2-ух независимых источников питания, при отключении одного из них переключения на резервный должно осуществляться автоматически.
2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов
Основным методом расчета электрических нагрузок является метод коэффициента максимума, который сводится к определению максимальных (Рм, Qm, Sm) расчетных нагрузок групп электроприемников.
Значение: Рм = Км • Рсн ; Qm = Км? • Qcm
Sm = v Pm? Qm? где: Рм - максимальная активная нагрузка, КВТ;
Qm - максимальная реактивная нагрузка, КВАР;
Sm - максимальная полная нагрузка, КВА;
Км - коэффициент максимума активной нагрузка;
Км? - коэффициент максимума реактивной нагрузки;
Рсм - средняя активная мощность в наиболее загрузочную смену, КВТ;
Qcm - средняя реактивная мощность в наиболее загруженную смену КВАР.
Рсм - Ки • Рн; Qcm = Pcm • tg? , где: Ки - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 2.1;
Рн - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, КВТ;
tg? - коэффициент реактивной мощности;
Км = F(Ки, nэ) определяется по таблицам (графикам) (см. табл. 2.3), а при отсутствии их может быть вычислен по формуле
Км = 1 1,5/vnэ•v1-Ки.ср/Ки.ср, где: nэ - эффективное число электроприемников.
Ки.ср - средний коэффициент использования группы электроприемников, Ки.ср = Рсм.?/Рн.?, где: Рсм.?, Рн.? -суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, КВТ;
nэ = F(n, m, Ки.ср, Рн) может быть определено по упрощенным вариантам (таблица 2.2), где: n - фактическое число электроприемников в группе;
m - показатель силовой сборки в группе, m = Рн.нб/Рн.нм, где: Рн.нб, Рн.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, КВТ.
В соответствии с практикой проектирования принимается Км? =1,1 при nэ ? 10; Км? =1 при nэ >10.
Приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму
Рн = Рп - для электроприемников ДР;
Рн = РпvПВ - электроприемников ПКР;
Рн = Sп cos?vПВ - для сварочных трансформаторов ПКР;
Рн = Sп cos? - для трансформаторов ДР, где Рн, Рп - приведенная и паспортная активная мощность, КВТ;
Sп - полная паспортная мощность, КВ•А;
ПВ - продолжительность включения, отн. ед.
Определение потерь мощности в трансформаторе
Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями
tg?, tg?к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.
Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cos?к = 0,92…0,95.
Задавшись cos?к из этого промежутка, определяют tg?к.
Значения Рм, tg? выбираются по результату расчета нагрузок из “Сводной ведомости нагрузок”.
· Задавшись типом КУ, зная Qk.р и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.
Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.
· После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение cos?ф tg?ф = tg? - Qk.ст/?PМ, где Qk.ст - стандартное значение мощности выбранного КУ, квар.
По tg?ф определяют cos?ф cos?ф = cos(arctg?ф).
Таблица 2.8
Исходные данные
Параметр cos? tg? Pm, КВТ Qm, квар Sm, кв•А Всего на НН без КУ 0,58 1,39 749 302 780
Определяется расчетная мощность КУ: Qk.р = ?PМTG?К = 0,9•774,8•0,33 = 230 квар.
2.4 Расчет токов короткого замыкания и проверки элементов в характерной линии электроснабжения
Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соеденение различных точек электроустановки, при которых токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.
В системе трехфазного переменного тока могут быть замыкания между тремя фазами, между двумя фазами и однофазные КЗ.
Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции - проколы и разрушения кабелей при земляных работах; поломка форфоровых изоляторов; падение опор воздушных линий; старение, то есть износ, изоляции, приводящее постепенно к ухудшению электрических свойств изоляции; увлажнение изоляции и другие причины.
Некоторые КЗ являются устойчивыми, условия возникновения их сохраняются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата. Условия неустойчивых КЗ самоликвидируются во время бестоковой паузы.
Последствия коротких замыканий является резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающего к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы.
Для уменьшения последствия тока КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени. Все электрические аппараты и токоведущие части должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалось их разрушение при прохождении токов КЗ.
Для расчетов токов КЗ составляется расчетная схема - упрощенная однолинейная схема электроустановки, в которой учитываются все источники питания, трансформаторы, воздушные и кабельные линии...
Ток КЗ для выбора токоведущих частей и аппаратов рассчитывается при нормальном режиме работы электроустановки: параллельное включение всех источников, параллельная или раздельная работа трансформаторов и линий, которая зависит от нормального режима работы секционного выключателя на подстанциях. По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчета токов КЗ.
Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) - это значит: - по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;
- рассчитать сопротивления;
- определить в каждой выбранной точке 3-фазные, 2-фазные и 1-фазные токи КЗ, заполнить “Сводную ведомость токов КЗ”.
· Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи - электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемнике.
Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника.
· Для определения токов КЗ используются следующие соотношения: a) 3-фазного, КА: Ік?=Vk/v3•Zk где: Vk - линейное напряжение в точке КЗ, КВ;
Zk - полное сопротивление до точки КЗ, Ом;
б) 2-фазного, КА: Ік?=v3/2•Ік?=0,87Ік?;
в) 1-фазного, КА: Ік?=Vкф/Zп zt?/3;
где: Vкф - фазное напряжение в точке КЗ, КВ;
Zп - полное сопротивление петли “фаза-нуль” до точки КЗ, Ом;
zt? - полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом;
