Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

г. Соликамск 2020 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1. Общая часть……………………………………………………………………5

1.1. Характеристика объекта электроснабжения………………………….5

1.2. Классификация помещений объекта электроснабжения…………….6

1.3. Выбор схемы электроснабжения……………………………………….9

2. Расчетная часть……………………………………………………………....12

2.1. Расчет электрической мощности цеха……………………………….12

2.1.1. Расчёт электрических нагрузок…………………………………….12

2.1.2. Компенсация реактивной мощности……………………………….17

2.1.3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов……………19

2.2. Расчет и выбор элементов низковольтной и высоковольтной сети..19

2.2.1. Расчет и выбор кабельной продукции……………………………..19

2.2.3. Расчёт и выбор автоматических выключателей……………………21

2.2.3. Расчет токов короткого замыкания………………………………...24

2.2.5. Проверка средств защиты на обеспечение селективности………34

Заключение……………………………………………………………………..42

Список литературы и интернет ресурсов…………………………………….43

Введение

В общем балансе страны удельный вес промышленности и строительства составляет более 70%, поэтому вопросам электроснабжения промышленных предприятий придается большое значение. Для этого вся система распределения и потребления электроэнергии, получаемой от энергосистем, строиться таким образом, чтобы удовлетворялись основные требования электроприемников находящихся у потребителей.

 Надежность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и применению ряда технических устройств, как в системе, так и у потребителей: устройств релейной защиты и автоматики, автоматического ввода резерва и повторного включения, контроля и сигнализации.

 Качество электроснабжения определяется поддержанием на установленном уровне значений напряжения и частоты, а также ограничения значений в сети высших гармоник и несинусоидальности и несимметричности напряжений.

 Экономичность достигается путем разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений, оптимальных сечений проводов и кабелей, числа и мощности трансформаторных подстанций, средств компенсации реактивной мощности и их размещение в сети.

 Реализация этих требований обеспечивает снижение затрат при сооружении и эксплуатации всех элементов системы электроснабжения, надежное и качественное электроснабжение промышленных предприятий.

 Основная область применения трансформаторов это объекта электроэнергетики со своим комплексом городских электросетей, ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС, АЭС; промышленные предприятия; горная, цветная, черная металлургия; нефтегазодобывающая и перерабатывающая отрасль, а также железные дороги.

Электроснабжение такого огромного количества объектов требует разветвлений сети трансформаторных подстанций. При этом в каждых отраслях существуют свои планы строительства новых и реконструкции существующих. Все это активно стимулирует рынок трансформаторного оборудования и, как следствие, увеличивается количество различных типов и марок предлагаемых трансформаторов.

Быстрое развитие научного прогресса и повышенные нормы безопасности при эксплуатации высоковольтного оборудования позволило ввести в эксплуатацию сухие трансформаторы.

Преимущество сухим трансформаторам дают новые изоляционные материалы, современные принципы конструирования и технологии изготовления.

В них механическая жесткость конструкции обмотки обеспечивается применением специальных наполнителей. Она состоит из эпоксидной смолы с инертными и огнестойкими наполнителями. При этом процесс смешивания и заливки осуществляется в вакууме. Это позволило существенно улучшить механические, теплопроводящие и противопожарные свойства трансформаторов с литой изоляцией. Такая технология придает обмоткам высокие диэлектрические свойства с предельно низким уровнем возникновения частичных разрядов. Кроме этого, литая обмотка дает возможность в небольших габаритных размерах получить мощные сухие трансформаторы для использования в сетях с более высоким уровнем напряжения.

1.1. Характеристика объекта электроснабжения

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: обдирочные, шлифовальные, анодно-механические станки и д.р.

В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

МЦТМ получает электроснабжение от ГПП или ПГВ завода.

Расстояние от ГПП до цеховой ТП – 1,2 км. Напряжение 6 и 10 кВ. На ГПП подается электроснабжение от ЭНС, расстояние – 8 км. Количество рабочих смен – 2.

Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности электроснабжения, работают в нормальной окружающей среде. Грунт в районе цеха – песок с температурой +20 °C.

Каркас здания МЦТМ смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха A B H = 48  30  9 м.

Вспомогательные, бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Мощность электропотребления ( ) указана для одного электроприемника.

Таблица 1 – Перечень электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения

№ на плане	Наименование электрооборудования	Мощность электропотребления	Примечание
1 ... 5	Шлифовальные станки	88,5
6, 16, 18 ... 20	Обдирочные станки типа РТ-341
	Кран мостовой	60 кВ А
21 ... 23, 29 ... 31	Обдирочные станки типа РТ-250
24 ... 28, 34 ... 36	Анодно-механические станки типа МЭ-31	18,4
7 ... 15	Анодно-механические станки типа МЭ-12
	Вентилятор вытяжной
	Вентилятор приточный

1.2. Классификация помещений объекта электроснабжения

Пожароопасные зоны подразделяются на четыре класса:

П-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С (склады масел, масляное хозяйство трансформаторных подстанций и т. п.);

П-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие волокна или пыль с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 к объему воздуха (деревообрабатывающие цеха, отделение измельчения ацетилцеллюлозы и т.п.);

П-IIа – зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества (склады тканей, бумаги, деревянных моделей и т. п.);

 П-III – зоны, расположенные вне помещений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С или твердые горючие вещества (склады масел, угля, торфа, дерева и т. п.).

взрывоопасные зоны делятся на следующие классы:

взрывоопасные зоны делятся на следующие классы:

В-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов, хранении и переливании ЛВЖ и т. д.;

В-Ia – зоны, расположенные в помещениях, в которых образование взрывоопасных смесей горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом возможно только в результате аварий или неисправностей;

В-Iб – зоны, имеющие характеристику зон В-Iа, но отличающиеся одной из следующих особенностей:

– горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных установок);

– помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых возможно образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения (например, помещения электролиза воды, зарядные станции аккумуляторных батарей);

В-Iг – пространства у наружных установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок, для которых электрооборудование выбирается, как и для расположенных в помещениях), надземные и подземные резервуары с ЛВЖ или горючими газами, эстакады для слива и налива ЛВЖ, открытые нефти ловушки, пруды-отстойники с плавающей нефтяной пленкой и т. п.;

В-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы;

В-IIа – зоны в помещениях, в которых взрывоопасные смеси горючих пыли или волокон с воздухом могут образовываться только в результате аварий или неисправностей.

Классификация помещений по электробезопасности

ОО (особо опасные) Относятся помещения:

· особо сырые (относительная влажность близка к 1 00 %)

· с химически активной средой, разрушающей изоляцию;

· территория размещения наружных ЭУ

ПО (с повышенной опасностью) Относятся помещения:

· сырые (относительная влажность воздуха более 75 %);

· с токопроводящей пылью, оседающей на ЭО;

· с токопроводящими полями (металл, земля, бетон, кирпич и т.д.);

· жаркие (температура постоянно или более 1 суток +35 °С);

· возможно соприкосновение одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей

БПО (без повышенной опасности) Относятся помещения, не относящиеся в отношении опасности поражения людей электротоком к ОО и ПО.

Склад, бытовка, комната отдыха, инструментальная и кантора практически нет горючих, взрывных веществ и нет опасности поражения людей электротоком.

Вентиляционная есть пыль и повышение температуры, возможно соприкосновение одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Трансформаторная возможность пожара при аварии, возможно соприкосновение одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Станочное отделение возможность пожара при аварии, имеются печи с повышенной температурой, возможно соприкосновение одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей, токарные станки производят токопроводящей пылью, оседающей на ЭО

Таблица 2

1.3 Выбор схемы электроснабжения

Первая категория надежности электроснабжения

Данная группа не допускает перерыва в электроснабжении. Перерыв подачи электрической энергии к объекту может привести к очень тяжелым последствиям, таким как:

· Опасность для жизни и здоровья людей;

· Массовый брак продукции;

· Дорогостоящее оборудование может выйти из строя;

· Сложные технологического процесса нарушаются;

· Нарушение нормального функционирования объектов коммунального хозяйства;

При проектировании электроснабжения потребителей данной группы необходимо тщательно исследовать специфику производства и технологию работы проектируемого объекта. Без необходимости не нужно завышать мощность для данной группы. Рассмотреть и сопоставить все возможные варианты. Также необходимо в обязательном порядке предусмотреть резервное питание для приемников данной группы.

Вторая категория надежности электроснабжения

При перерыве питания потребителей данной группы может произойти:

· Массовые простои рабочих и техники;

· Массовый недоотпуск продукции предприятия;

· К остановке электротранспорта;

Для таких приемников тоже предусматривают резервное питание, но в отличии от электроприемников 1-й категории, могут допускаться перерывы в электроснабжении для ручного ввода резервного питания или для выезда ремонтной бригады для переключений в ручном режиме на подстанции, где нет постоянного дежурного персонала. Если автоматический ввод резерва (АВР) не несет за собой больших финансовых затрат, он может применяться и для потребителей 2-й категории. Эта группа является самой многочисленной для всех отраслей промышленности. Она не однородна.

Третья категория надежности электроснабжения

В данную группу вошли все остальные электроприемники, которые не попали ни в первую, ни во вторую категории. Для бытовых потребителей – это жилые кварталы, дома. Для промышленности – цеха, где нет серийного производства изделий или вспомогательные цеха. Данная группа допускает перерыв в электроснабжении на время необходимое для произведения ремонта (замены) электрооборудования, но не должно превышать больше 1 суток. При проектировании электроснабжения данных устройств необходимо учесть способы прокладки кабелей, резервирование трансформатора (при замене трансформатора), чтобы выполнение ремонта прошли в сроки, указанные в ПУЭ.

В нашем случае потребители участка имеют 2 и 3 категорию надежности электроснабжения. Так как, имеются зоны отдыха и рабочие зоны, где отключение электроэнергии не повлекут жертв за собой.

В соответствии с категорией 2 и 3 выбрать 2 источников питания (трансформаторов), с АВР.

Тип сети магистральная так, как присутствует много трех фазных, крупных потребителей.

2 Расчетная часть

2.1. Расчет электрической мощности цеха

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Pм Qм Sм) расчетных нагрузок группы электроприёмников.

2.1.1. Расчёт электрических нагрузок

Таблица №3

Высчитываем среднюю нагрузку за смену на ШМА1 и ШМА2

Средняя активная нагрузка

Рассмотрим на примере шлифовального станка мощностью:

=0.17 442,5=75,23

 -коэффициент использования электроприёмников

- номинальная активная групповая мощность

Средняя реактивная нагрузка:

Рассмотрим на примере шлифовального станка мощностью:

Средняя полная нагрузка:

Рассчитаем среднею полную на ШМА1:

Рассчитаем среднею полную на ШМА2:

кВА

Рассчитываем максимум активной нагрузки

Где - эффективное число электропирёмников

-средний коэффициент использования группы электропирёмников

 ,  суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт

Рассчитываем для ШМА1:

Рассчитываем для ШМА2:

= 36 и поэтому = 1

Высчитываем максимальную нагрузку:

Максимальная активная нагрузка:

Рассчитаем максимальную активную нагрузку на ШМА1:

Рассчитываем на ШМА2:

Максимальная реактивная нагрузка:

Рассчитаем максимальную реактивную нагрузку на ШМА1:

Рассчитываем на ШМА2:

Максимальная полная нагрузка:

Рассчитаем максимальную полную нагрузку на ШМА1:

Рассчитываем на ШМА2:

ШМА1

ШМА2

Определяются потери в трансформаторе:

Сводная ведомость нагрузок по цеху

Таблица №2

2.1.2. К

Реактивная мощность ухудшает показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях, уменьшая при этом срок службы электроустановки.

Для уменьшения реактивной мощность применяют компенсирующие устройства.

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

, где

- расчетная мощность КУ, квар;

- коэффициент, учитывающий повышение  естественным способом, принимается .

- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации произво ят до получения значения = 0,92...0,95.

Задавшись  из этого промежутка, определяют

Значения выбираются по результату расчета нагрузок из «Сводной ведомости нагрузок цеху», (таблица 2).

Задавшись типом КУ, зная  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 .

- стан

По  определяют .

Исходные данные берём из сводной ведомости нагрузок по цеху

Таблица №3

параметры			, кВт	, квар	, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,65	1,17			617,6

квар

Выбираем два КУ на обе секции с мощностью около  квар.

Выбираем конденсаторные установки 2×УКРМ 0,4 на 25 квар.

Определяем фактические значения и  после компенсации реактивной мощности:

Определяются расчетная мощность трансформатора с учетом потерь

Сводную ведомость нагрузок по цеху с КУ

Таблица №4

параметры			, кВт	, квар	, кВ*А
Всего на НН без КУ	0,65	1,17			617,6
КУ				2×25
Всего на НН с КУ	0,68	1,07			617,6
потери			12,4	61,8	74,2
Всего на ВН с КУ				311,8	691,8