6. Проектирование электроснабжения цеха

Расчет производим на основании ведомости электроприемников, приведенных в таблице 26.

Таблица 26

№ п.п	Наименование цеха и производственного оборудования	Модель или тип	Руст, кВт	Кол-во
	Механическое отделение
1	Токарно-винторезный станок	165	28	1
2	Токарно-винторезный станок	1А616	4,6	4
3	Токарно-винторезный станок	ТВ-320Г	2,925	1
4	Настольно-сверлильный станок	НС-12Б	0,6	3
5	Вертикально-сверлильный станок	2А150	7,125	1
6	Долбежный станок	7А420	3,8	2
7	Горизонтально-расточной станок	2620А	18,95	1
8	Поперечно-строгальный станок	7Б35	4,5	3
9	Универсально-фрезерный станок	6М80	3,4	2
10	Координатно-расточной станок	2А-430	2,23	3
11	Копировально-фрезерный станок	64415	3,5	2
12	Плоскошлифовальный станок	С-541	2,8	3
13	Внутришлифовальный станок	3225БП	7,525	1
14	Круглошлифовальный станок	3Б151	9,585	2
15	Зубофрезерный станок	5312	10,55	1
16	Горизонтально-фрезерный станок	6М82Г	8,7	2
17	Настольный резьбонарезной станок	ВС-11	0,6	2
18	Таль электрическая	ТЭ-0,5	0,85	3
19	Кран мостовой электрический	5т	24,2	1
20	Вентилятор		1,7	3
21	Вентилятор		4,5	1
	Электроремонтное отделение
22	Сушильный электрический шкаф		6,0	1
23	Трансформатор сварочный для пайки медных проводов	ОС-5/0,5	5,0 кВА	1
24	Балансировочный станок	ДБ-4	1,7	1
25	Полуавтомат для рядовой многослойной намотки катушек (0,253 мм)	ПР-160	1,0	3
26	Намоточный станок (0,56 мм)	ТТ-20	2,8	2
27	Точильный станок двухсторонний	333А	1,7	2
28	Ванна для пайки		2,8	1
29	Обдирочно-шлифовальный станок	3382	2,8	3
30	Токарно-винторезный станок	1К62	11,125	1
31	Вертикально-сверлильный станок	2Б118	1,7	2
32	Таль электрическая	ТЭ-0,5	0,85	1
33	Вентилятор		2,8	2
	Гальванический участок
34	Преобразовательный агрегат	АНД-1500/750	14,0	1
35	Вентилятор		2,8	2
36	Обдирочно-шлифовальный станок с гибким валом	3382	2,8	2
	Заготовительное отделение
37	Станок отрезной с дисковой пилой	8Б66	8,825	2
38	Ножницы гильотинные	Н-475	1,0	1
39	Пресс гидравлический	ПВ-474	4,5	1
40	Механическая ножовка	872А	1,7	1
41	Пресс однокривошипный двойного действия	К460Б	10	2
42	Пресс фрикционный	ФА-122	4,5	1
43	Вертикально-сверлильный станок	2А125	2,8	1
44	Обдирочно-точильный станок	3М634	2,8	3
45	Вентилятор		4,5	3
46	Кран-балка электрическая подвесная		7,3	1
	Сварочное отделение
47	Трансформатор сварочный	ТСД-1000	83 кВА	3
48	Преобразователь сварочный	ПСО-300	14	1
49	Сварочный агрегат	САМ-4000	32	2
	Кузнечно-термическое отделение
50	Молот пневматический ковочный	МБ-412	10,0	2
51	Электропечь сопротивления камерная со щитом управления (1330 0С)	Г-30 ЩУ-12	30,0	3
52	Вентилятор	-	2,8	1
53	Таль подвесная электрическая	0,5 т	0,85	1
54	Кран балка	-	7,3	1

6.1. Выбор схемы цеховой электрической сети

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

• обеспечить необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от категории;

• должны быть удобными и безопасными в эксплуатации;

• иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведенных затрат);

• иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией. Главные магистрали рассчитаны на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений. Широко применяют магистральные схемы типа блока трансформатор-магистраль (БТМ). В такой схеме отсутствует РУ низшего напряжения на цеховой подстанции, а магистраль подключается непосредственно к цеховому трансформатору через вводной автоматический выключатель. При двухтрансформаторной подстанции и схеме БТМ между магистралями для взаимного резервирования устанавливают перемычку с автоматическим выключателем.

Распределительные магистрали предназначены для питания приемников малой и средней мощности, равномерно распределенных вдоль линии магистрали. Такие схемы выполняют с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630 А. Питание их осуществляется от главной магистрали или РУ низшего напряжения цеховой подстанции.

Для распределительных сетей применяется преимущественно радиальная схема питания отдельных электроприемников от цеховых распределительных пунктов и шинных магистралей.

Радиальные схемы электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп электроприемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Радиальные схемы применяют в тех случаях, когда нельзя применить магистральные схемы.

Цеховые электрические сети выполняются изолированными проводами, кабелями и шинами. В отдельных случаях применяются голые провода.

Род и способ прокладки сети должны соответствовать: состоянию окружающей среды; месту прокладки сети; принятой схеме сети.

Условия ремонтно-механического цеха представлены в главе 1.

Потребители электроэнергии в цехе, рассчитаны на переменный трехфазный ток промышленной частоты и напряжения 380 В. Расположение приемников стационарное и равномерное, что позволяет выполнить схему электроснабжения комплектными распределительными шинопроводами типа ШРА73У3 и ШРМ73У3. Из-за наличия на участке мостового крана шинопроводы располагаем на колоннах и закрепляем на кронштейнах.

6.2. Расчет электрических нагрузок цеха

Уточненный расчет электрических нагрузок на шинопроводы произведем по месту упорядоченных диаграмм. По справочнику выберем коэффициенты использования и мощности (k_и и cos) электроприемников (ЭП) в зависимости от их характеристик, режима работы и области применения.

Для выбранной совокупности ЭП разделяются на группы «А» — практически с постоянным графиком работы, для которой расчетная нагрузка принимается равной средней — P_ср.

Р_ср = Р_номk_и (68)

где

Р_ср – средняя нагрузка, кВт

Р_ном – номинальная или установленная, кВт

k_и – коэффициент использования.

Q_ср = Р_срtg (69)

где

Q_ср – средняя реактивная мощность, кВАр.

Группа «Б» — ЭП с переменным графиком работы, для которой расчетная нагрузка определяется по коэффициенту максимума — k_м и средней нагрузке.

Р_р = k_mР_ср (70)

где

Р_р – расчетная активная мощность, кВт;

k_m – коэффициент максимума;

Р_ср – средняя активная мощность, кВт.

Q_р = Р_рtg (71)

где

Q_ср – расчетная реактивная мощность, кВАр.

Коэффициент максимума — k_м определим по справочным данным в зависимости от группового коэффициента использования и эффективного числа электроприемников — n_эф.

Эффективное число ЭП — n_эф определяется по формуле:

(72)

Разделим электроприемники с постоянным и переменным графиком нагрузки. К электроприемникам с переменным графиком нагрузки относятся: мостовой кран, сварочный трансформатор, таль электрическая, кран-балка электрическая подвесная, преобразователь сварочный, сварочный агрегат, сушильный электрический шкаф, ванна для пайки, электропечь сопротивления камерная со щитом управления. Расчетная нагрузка групп, содержащих три и менее ЭП, принимается равной сумме номинальных мощностей ЭП.

Результаты расчетов при непосредственном распределении ЭП по питающим их шинопроводам, предварительно выбранные в соответствии со схемой электроснабжения сведены в таблице 27.

На основании произведенных расчетов принимаем шинопроводы с номинальными токами 250 А, 630 А.

Распределение электроэнергии к отдельным электроприемникам осуществляем от ответвительных коробок шинопроводов проводом марки АПВ (алюминиевые жилы, поливинилхлоридная изоляция), проложенным в металлорукавах.

6.3. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДО 1000 В

Выберем сечения кабелей от КТП до ответвительных коробок шинопроводов, а также сечения кабелей от шинопровода до электроприемников.

Сечения кабелей от ТП до РУ – 0,4 кВ, а также сечения кабелей от РУ – 0,4 кВ до СП выбираются аналогично сечениям кабелей 10 кВ.

Для проверки сечения по термической стойкости рассчитывается ток КЗ для наиболее загруженной линии. Если для нее будут выполняться условия термической стойкости, то и для остальных выполняются.

Результаты расчетов и выбора кабелей до 1000 В представлены в таблице 28.

6.4. Расчет токов короткого замыкания ДО 1000 В

Особенностями расчета токов КЗ в сетях до 1000 В является необходимость учета в схемах замещения активных и индуктивных сопротивлений всех элементов, включая сопротивления контактов, сборных шин — 0,4 кВ, расцепителей и катушек автоматов, трансформаторов тока, кабелей, так как эти сопротивления соизмеримы с сопротивлениями токоведущих элементов. Расчет сопротивлений ведется в именованных единицах, Ом, или мОм. Сети промышленных предприятий напряжением до 1000 В характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении 1000 В даже небольшое напряжение оказывает существенное влияние на ток К3. Поэтому в расчётах учитывают все сопротивление короткозамкнутой цепи, как индуктивное, так и активное. Расчёт токов К3 на напряжениях до 1000 В выполняют в именованных единицах. Сопротивления элементов системы электроснабжения высшего напряжения приводят к низшему напряжению.

Приведем сопротивление системы электроснабжения высшего напряжения к напряжению 0,4 кВ

I_р = S_р/2√3U_ном (74)

где

I_р – расчетный ток, А;

S_р – полная расчетная мощность, кВА;

U_ном – номинальное напряжение, кВ.

I_р = 513,5 А

(75)

(76)

Сопротивление цехового трансформатора

(77)

(78)

Суммарное реактивное сопротивление

х_к1 = х_10;0,4 + х_цт (79)

х_к1 = 0,046 + 8,23 = 8,276 мОМ

Суммарное активное сопротивление, кроме сопротивлений элементов системы электроснабжения высшего напряжения и цехового трансформатора, должно учитывать переходные сопротивления контактов. Для этой цели в расчет введем добавочное сопротивление, которое на шинах подстанции составляет 15 мОм.

r_к1 = r_10;0,4 + r_цт + r_доб (80)

r_к1 = 0,255 + 1,95 +15 = 17,205 мОМ

Ток короткого замыкания в точке ввода 0,4 кВ трансформатора

Ток короткого замыкания в рассматриваемых точках определяется по формуле:

(81)

I_∞ = 12,21

Ударный ток в точках короткого замыкания определяем по следующей формуле:

i_уi = k_у √2I_i (82)

где

i_уi – ударный ток i-ой точки;

k_у – ударный коэффициент, определяемый по кривой [1], в зависимости от отношения х_/ r_

i_уi = 17,13 кА

Аналогично рассчитываем ток короткого замыкания для остальных точек. Результаты расчетов сведены в таблицу 29.

6.5. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДО 1000 В

Выберем по номинальным параметрам и проверим на устойчивость к токам короткого замыкания: автоматические воздушные выключатели на вводах КТП; предохранители в силовых пунктах.

Результаты выбора электрических аппаратов сведены в таблицу 30.

Таблица 30

Тип электрических аппаратов	Iр, А	Iном, А	Uном, В	Электродинамическая устойчивость		Номера КТП, СП, где установлен аппарат
				расчет	справ
А3740Б	513,5	630	0,4	17,13	400	КТП-53, 54
ПН2	513,5	630	0,4	17,13	25	КТП-53,54
А3710Б	44	160	0,4	16,88	400	ШРС№1
ПП57-31	44	100	0,4	16,88	100	ШРС№1
А3710Б	48,1	160	0,4	8,55	400	ШРС№2
ПП57-31	48,1	100	0,4	8,55	100	ШРС№2
А3710Б	31,1	160	0,4	8,50	400	ШРС№3
ПП57-31	31,1	100	0,4	8,50	100	ШРС№3
А3710Б	32,8	160	0,4	8,50	400	ШРС№4
ПП57-31	32,8	100	0,4	8,50	100	ШРС№4
А3710Б	38,2	160	0,4	8,52	400	ШРС№5
ПП57-31	38,2	100	0,4	8,52	100	ШРС№5
А3710Б	27,8	160	0,4	8,50	400	ШРС№6
ПП57-31	27,8	100	0,4	8,50	100	ШРС№6
А3720Б	165	250	0,4	8,55	200	ШРС№7
ПП57-34	165	250	0,4	8,55	250	ШРС№7
А3710Б	34,3	160	0,4	8,50	400	ШРС№8
ПП57-31	34,3	100	0,4	8,50	100	ШРС№8
А3790С	289	400	0,4	8,56	320	ШРС№9
ПП57-37	289	400	0,4	8,56	315	ШРС№9
А3710Б	53,9	160	0,4	8,55	400	ШРС№10
ПП57-31	53,9	100	0,4	8,55	100	ШРС№10
А3710Б	34,9	160	0,4	8,50	400	ШРС№11
ПП57-31	34,9	100	0,4	8,50	100	ШРС№11

список использованной

литературы

1. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.

2. Справочник энергетика промышленных предприятий. В.А. Гольстрем, А.С. Иваненко. – Киев.: «Техника», 1985. – 464 с.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т. 1. Электроснабжение. Под ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с.

4. В.И. Идельчик. Электрические сети и системы. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.

5. Ю.Б. Гук и др. Проектирование электрической части станций и подстанций. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.

6. А.А. Федоров, В.В. Каменев. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 472 с.

7. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

8. В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно и др. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для энергетических специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1990. – 383с.

9. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Под ред. Б.Н. Неклепаева, И.П. Крючкова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

10. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

11. Б.Н. Неклепаев. Электрическая часть электростанций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.