Введение

Энергетика нашей страны обеспечивает надежное электроснабжение народного хозяйства страны и жилищно-бытовые нужды различных потребителей электрической энергии.

К области электроснабжения относятся: производство, передача и распределение электроэнергии. Электроэнергию вырабатывают электростанции, которые по способу производства подразделяются на гидравлические и тепловые. Последние в свою очередь делятся на конденсационные, противодавленческие и смешанные.

Гидроэлектростанции используют энергию движущейся воды. С помощью гидрогенераторов эта энергия превращается в электрическую. Естественно, что такие электростанции можно строить лишь в тех местах, где имеются полноводные реки и благоприятный для устройства рельеф местности.

Тепловые электростанции используют тепло топлива, сжигаемого в паровых котлов. Энергия полученная в котлах пара с помощью турбогенераторов превращаются в электрическую. При этом электростанция может отдавать потребителям как электрическую, так и тепловую энергию.

Конденсационные электростанции отдают только электрическую энергию, которая легко и с небольшими потерями может передаваться на большие расстояния. В следствии этого такие электростанции целесообразно строить преимущественно в местах добычи топлива.

Противодавленческие и смешанные теплоэлектростанции отдают электрическую и тепловую энергию. Последняя может передаваться с паром или с горячей водой и лишь на сравнительно небольшие расстояния. Поэтому такие электростанции обычно располагают вблизи потребителей тепловой энергии.

В тех случаях, когда по каким-либо причинам ( например, в силу большой отдаленности станции друг от друга) совместная работа станций невозможна или нецелесообразна, строят смешанные электростанции, способные одновременно вырабатывать электроэнергию и тепло в нужных количествах.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, которые обычно находятся либо в соответствующих сырьевых районах, либо вблизи населенных пунктов промышленных районов.

Энергия широко используется во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электропривода различных механизмов (подъемно-транспортных машин, поточно-транспортных систем, компрессоров, насосов и вентиляторов); для электротехнологических установок (электротермических и электросварочных), а также для электролиза, электроискровой и электозвуковой обработки материалов и т.д.

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящих из сетей напряжением до 1кВ и выше и трансформаторных, преобразовательных и распеделительных подсанции.

Распределение электроэнергии осуществляется в распределетильных устройствах подстанции и в распределительных пунктах.

Передача, распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью и надежностью.

В системе цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства, подстанции, силовые и осветительные токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономиться большое количество проводов и кабелей. Широко применяются совершенные системы автоматики, а также простые и надежные системы электроснабжения предприятия. Все это обеспечивает необходимое рациональное экономное расходование электроэнергии во всех отраслях промышленности, являющихся основными потребителями огромного количества электроэнергии, оснащенных современным энергетическим оборудованием.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1Краткое описание технологического процесса

Электромеханический цех предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических машин с последующей их обработкой различными способами.

Он является одним из цехов металлургического завода , выплавляющего и обрабатывающего металл. Электромеханический цех имеет станочное отделение, в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные станки, токарные, фрезерные, строгальные, анодно- механические и другие.

В цехе предусмотрены помещения для цеховой трансформаторной подстанции, вентиляторной, инструментальной, для бытовых нужд и прочие помещения.

Электромеханический цех получает электроснабжение от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ до цеховой подстанции -0,7 км, а от энергосистемы до ПГВ-10 км. Напряжение на ПГВ-10кВ.

Количество работающих смен-2. Потребители электроэнергии имеют 2и3 категории по надежногсти электроснабжения. Грунт в районе ЭМЦ-Супесок.

Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый. Размер цеха А×В×Н=48x30×9 м.

1.2. Выбор напряжения и рода тока.

Приемники электрической энергии современных промышленных предприятий могут быть подразделены на группы, различающихся по мощности, режиму работы, напряжению, роду тока.

Большая часть электроприемников- электродвигатели производственных механизмов, электрическое освещение, электрические печи, электросварочные установки- являются, как правило, потребителями трехфазного переменного тока промышленной частоты (50 Гц).

Технические требования ряда производственных и вспомогательных механизмов в отношении плавного и широкого регулирования скорости вызывают необходимость применения для электропривода электродвигателей постоянного тока.

Для получения постоянного тока служат преобразовательные агрегаты с двигатель-генераторами, ртутными и полупроводниковыми выпрямителями. Все преобразователи в системе электроснабжения предприятия являются потребителями переменного тока.

Номинальное напряжение электрических сетей в установках до 1000 В должны соответствовать при трехфазном переменном токе 220, 380 и 660 В (междуфазное), а при постоянном токе – 110, 220 и 440 В.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют установки напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтрали. Выбор этого напряжения обеспечивает возможность использования общих трансформаторов для питания силовой и осветительной нагрузки, а также снижение потерь электроэнергии в цеховых сетях по сравнению с напряжением 220/127 В.

Указанное напряжение следует применят во всех случаях, где этому не препятствуют какие-либо местные условия и если технико-экономическими расчетами не доказана целесообразность применения более высокого напряжения. Наибольшая мощность трехфазных электроприемников, питаемых от системы напряжением 380/220 В, не должна превышать величины, допускающей применение контакторов на ток 600 А.

Напряжение 660 В с изолированной нейтралью по сравнению с напряжением 380 В дает некоторую экономию в расходе цветных металлов, однако увеличение стоимости защитной и пускорегулируюей аппаратуры на 10-15% и необходимость установки отдельных трансформаторов для силовой и осветительной нагрузки несколько снижают преимущество этого напряжения.

Целесообразность применения напряжения 660 В должна обосновываться технико-экономическими сравнением с напряжением 380/220 В.

1.3. Выбор схемы электроснабжения.

Выбор рациональной схемы питания силовых и осветительных нагрузок промышленных предприятия зависит от следующих условий: территориального расположения потребителей относительно питающей подстанции или ввода, а также относительно друг друга; величины установленной мощности отдельных электроприемников и требований к надежности электроснабжения. Выбранная схема должна обеспечивать простоту и удобство эксплуатации, минимум потерь электроэнергии, экономию цветного металла и возможно меньше капитальных затрат.

Сети напряжением до 1000 В подразделяются на питающие, прокладываемые от трансформаторной подстанции или вводного устройства до силовых пунктов, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Питающие и распределительные сети могут быть выполнены по радиальной, магистральной и смешанной схемам.

Радиальная схема питания применяется в тех случаях, когда в цехе предприятия стационарно установлены относительно мощные электроприемники, например электроприводы компрессорных и насосных установок, или когда мелкие по мощности электроприемники распределяются по цеху неравномерно и сосредоточены группами на отдельных участках.

Достоинство радиальной схемы питания заключается в высокой надежности электроснабжения и удобстве эксплуатации. При повреждении проводов или коротком замыкании прекращают работу один или несколько электроприемников, подключаемых к поврежденной линии, в то время как остальные продолжают нормальную работу.

К числу недостатков радиальной схемы относятся: большое число питающих линий к электроприемникам; увеличенная протяженность сети, а следовательно перерасход цветного металла и дополнительные капитальные затраты; увеличенное число коммутационных и защитных аппаратов, установленных на распределительном щите, что ведет к увеличению числа панелей щита и его габаритов.

При магистральной схеме питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанции или непосредственно к трансформаторам по схеме блока трансформатор-магистраль. Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединенными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.

Достоинства магистральной схемы питания заключается в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающим расход цветных металлов, и сокращении габаритов распределительных устройств; благодаря применения схемы блока трансформатор-магистраль монтаж токопроводов может вести индивидуальным методом.

Обычно эти две схемы питания применяются редко, и сеть выполняется смешанной с присоединением потребителей в зависимости от их места расположения, характеристики производства и условий окружающей среды.

Для данного цеха выбрана смешанная схема электроснабжения потребителей цеха, выполненная двумя шинопроводами и двумя кабелями, питающимися от распределительных пунктов.

Таблица 1 Перечень электрооборудования

№ На плане	Наименование оборудования	Ном.мощн. кВт	Кол-во шт.	Ки	cosφ	tgφ
1, 21	Краны мостовые	36	2	0,05	0,5	1,73
2, 3, 22,23	Манипуляторы электрические	3,2	4	0,4	0,8	1,37
6, 28	Точильно-шлифовальные станки	2	2	0,12	0,4	2,35
7, 8, 26,27	Настольно-сверлильные станки	2,2	4	0,12	0,4	2,35
9,10, 29,30	Токарные полуавтоматы	10	4	0,17	0,65	1,15
11..14	Токарные станки	13	4	0,17	0,65	1,15
15..20 33..37	Слиткообдирочные станки	3	11	0,17	0,65	1,15
24, 25	Горизонтально-фрезерные станки	7	2	0,12	0,4	2,35
31, 32	Продольно-строгальные станки	10	2	0,16	0,5	1,73
38..40	Анодно-механические станки	75	3	0,16	0,5	1,73
41	Тельфер	5	1	0,1	0,5	1,73
42,43	Вентиляторы	4,5	2	0,65	0,8	0,73

Формулы

• m=Pmax/Pmin [3,стр71,ф3.2.3]

• Pсм=Kи ·Pн [3, стр70,ф3,18]

• Qсм=Pсм·tgφ [3стр70,ф3.19]

• Ки_ср=∑Рсм/∑Рн [3стр68,ф3,13]

• tgφ_ср= ∑Qсм/∑Рсм [3,стр68]

• nэ=(∑Рн)²/∑Рн² [3,стр104,ф4,22]

• n_*= n₁/ n

• Р_*= Рн₁/ Рн

• n_э= n·_э· n

• n_э=2∑Рн/ Pmax [3,стр105,ф4.24]

• Рм=Км·∑Рсм [3,стр69,ф3.17]

• Qм=Км·∑Qсм [3,стр72,ф3.26]

• Sм=√Рм²+Qм² [3,стр72,ф3.27]

• Iм=Sм/(√3·Uн) [3,стр75]

• Sтр=Kр·Sм

• ∆Р'=∆Рх.х.+Кп·∆Qх.х.+Кз²·(∆Рк.з.+Кп·∆Qк.з.)

• ∆Qх.х.= Sн·Iх.х.%/100%

• ∆Qк.з.= Sн·Uк.з.%/100%

• ∆W_R=∆Р'·Tв

• С=с·∆W_R

• К=1,23·Стр

• Т=(К₂-К₁)/(С₁-С₂)

• Iр=Sн/(√3·Uвн) [3,стр75]

• Sэк=Iр/jэк [3,стр121,ф4,36]

• ∆U%=√3·100·Iр·ℓ/Uн·(r_о·cosφ+х_о·sinφ) [4,стр123,ф4.40]

• Iр=Р/(√3·Uн·cosφ·ŋ_ДВ [3,стр157]

• х=х_о·ℓ·Sб/Uб² [3,стр221]

• r=r_o· Sб/Uб² [3,стр221]

• х=Uк.з.%/100·Sб/Sн

• х=√ (Uк.з.²-r·²) · Sб/ Sн

• Iб= Sб/(√3·Uб)

• Z=√ ∑х²+ ∑r² [4,стр234,ф6.40]

• I"=Iб/ ∑х [4,стр234,ф6.38]

• i_УД=Куд·√2· I"[3,стр219,ф8.8]

• Iуд= I"·√1+2·(Куд-1)²[3,стр220,ф8.13]

• Sк.з.=√3· I"·Uн[3,стр222,ф8.23]

• I=Sн/(√3·Uн)

• Gрасч=1,76·10^-3·ℓ²·iуд²/(а·W)

• W=b²·h/6

• W=b·h²/6

• Fрасч=1,76·10^-2·ℓ·iуд²/а [3,стр235,ф8.72]

• Smin=I∞/с·√tп

• Qк=α·Рм·(tgφ₁- tgφ₂) [3,стр186ф6.37]

• Rразр=15·10⁶·Uф²/Qк [3стр,196ф6.39]

• Rл=Uф²/Рл [3,стр194]

• n_л=Rразр/Rл

• I=Qк/(√3·Uн) [3,стр175]

• Iср≥1,2·Qк/(√3·Uн)

• Iвс≥1,5·Qк/(√3·Uн)

• Rз≤125/Iс [3стр203,ф7.2]

• Rоу=0,0034·ρ [3стр209]

• n'= Rоу/ Rз [3стр209ф7.9]

• n= n'/ η_с [3стр211]