1 Общая часть
Краткая характеристика производства и потребителей.
Цех обработки корпусный деталей (ЦОКД) предназначен для механической и антикоррозийной обработки изделий. Он содержит станочное отделение, гальванический и сварочный участки. Кроме того, имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.
Цех получает электроснабжение (ЭСН) от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой трансформаторной подстанции (ТП) – 0,8 км, а от энергосистемы до ГПП – 16 км.
Низкое напряжение на ГПП – 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.
Грунт в районе цеха – суглинок при температуре плюс 5 С. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 м каждый.
Размеры цеха А × В × Н = 48 × 30 × 8 м.
Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,6 м.
Перечень электрооборудования (ЭО) цеха дан в таблице 3.6
Мощность
электропотребления (
)
указана для одного электроприемника.
Расположение основного ЭО цеха обработки корпусных деталей показано на плане (рис.3.6).
Таблица 1.1 Перечень ЭО цеха обработки корпусных деталей
№ |
Наименование ЭО |
Количество |
|
,кВт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Сварочные аппараты |
4 |
0,6 |
48 |
2 |
Гальванические ванны |
5 |
0,5 |
30 |
3 |
Вентиляторы |
2 |
0,8 |
12 |
4 |
Продольно-фрезерные станки |
2 |
0,6 |
28 |
5 |
Горизонтально- расточные станки |
2 |
0,65 |
12,5 |
6 |
Агрегатно-расточные станки |
3 |
0,65 |
12 |
7 |
Плоскошлифовальные станки |
2 |
0,6 |
14 |
8 |
Краны консольные поворотные |
5 |
0,5 |
9,5 |
9 |
Токарно-шлифовальные станки |
1 |
0,5 |
8,2 |
10 |
Радиально-сверлильные станки |
4 |
0,5 |
4,8 |
11 |
Алмазно-расточные станки |
2 |
0,65 |
7 |
2
РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 РАСЧЕТ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ЛЭП) И ВЫБОР НЕИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ
Правила
устройства электроустановок (ПУЭ)
рекомендует для определения расчетов
экономического сечения 
метод экономической плотности тока.
Линия от цеха до главной понизительной подстанции (ГПП)
По экономической плотности тока определяется расчетное сечение проводов и приводит их к стандартному значению
,
где
-
максимальный расчетный ток в линиях
при нормальном режиме работы, А;
-
экономическая плотность тока, 
.
Максимальный расчетный ток.
,
где
-
полная передаваемая мощность, кВА;
-
напряжение передачи, кВ.
Для определения воспользуемся таблицей 1.1
=
n
,
где n- количество приемников, кВт;
-мощность одного приемника, кВт.
=4·48=192 кВт.
Полная мощность группы электроприемников
;
кВА.
Аналогично проводим вычисление для всех электроприемников и получившееся значение заносим в таблицу 2.1.1.
Таблицу 2.1.1 Полная мощность ЭП
№ |
Наименование |
n |
|
кВт |
кВт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
Сварочные аппараты |
4 |
0,6 |
48 |
192 |
320 |
2 |
Гальванические ванны |
5 |
0,5 |
30 |
150 |
300 |
3 |
Вентиляторы |
2 |
0,8 |
12 |
24 |
30 |
4 |
Продольно-фрезерные станки |
2 |
0,6 |
28 |
56 |
93,3 |
5 |
Горизонтально-расточные станки |
2 |
0,65 |
12,5 |
25 |
38,4 |
6 |
Агрегатно-расточные станки |
3 |
0,65 |
12 |
36 |
55,3 |
7 |
Плоскошлифовальные станки |
2 |
0,6 |
14 |
28 |
46,6 |
8 |
Краны консольные поворотные |
5 |
0,5 |
9,5 |
47,5 |
95 |
кВА
9 |
Токарно-шлифовальные станки |
1 |
0,5 |
8,2 |
8,2 |
16,4 |
10 |
Радиально-сверлильные станки |
4 |
0,5 |
4,8 |
19,2 |
38,4 |
11 |
Алмазно-расточные станки |
2 |
0,65 |
7 |
14 |
21,5 |
ИТОГО |
1054,9 |
|||||
Суммарная полная мощность всего механического цеха
=
=
;
=320+300+30+93,3+38,4+55,3+46,6+95+16,4+38,4+21,5=1054,9 кВА.
Определяем ток в линии
;
А.
Экономическая плотность тока определяется по таблице 2.1.2.
Таблице 2.1.2 Выбор экономической плотности тока
Проводник – неизолированные провода |
|
||
1000…3000 |
3000…5000 |
5000…8700 |
|
Медные |
2,5 |
2,1 |
1,8 |
Алюминиевые |
1,3 |
1,1 |
1,0 |
,
часОпределяем время использования максимальной нагрузки за год
=365t,
где t- количество рабочих часов в день
=365·16=5840 ч.
Так как, для воздушной линии (ВЛ) применяются алюминиевые провода, то принимаем равным 1,0
Определяем экономическое сечение провода ВЛ
,
.
По [1, с. 92] выбираем для ВЛ провод наружной прокладки
АС-
3(3×25), 
=
3×142А
Определяем потери мощности в ЛЭП
=
;
=
где - потери активной мощности в ЛЭП, кВт;
- потери реактивной мощности в ЛЭП, кВАР;
,
-
полное активное и индуктивное
сопротивление, Ом;
-
число параллельных линий.
Активное сопротивление ЛЭП определяется из соотношения
,
где
-
удельное активное сопротивление, Ом/км;
-
длина ЛЭП, км.
Находим удельное активное сопротивление ЛЭП
,
где
j=
30 м/Ом·
-
удельная проводимость;
S- сечение одного провода.
Ом/км;
;
Ом;
∆
·
0,3 = 369,6 Вт = 0,3 кВт.
Реактивное сопротивление ЛЭП определяют из соотношения
=
,
где
-
удельное реактивное сопротивление,
Ом/км.
Для ВЛ принимаем значение удельного реактивного сопротивления равным 0,4 Ом/км.
=0,4·0,8=0,32 Ом;
·0,3=369,6ВАР
= 0,4 кВАР;
∆
;
∆
0,5
кВА.
Определяем
потери U
в ЛЭП
(
+
),
где
-
передаваемая по линии активная мощность,
кВт;
-
коэффициент мощности ВЛ.
Принимаем для ВЛ
=
0,85;
=
tg(arcos 0,85) = 0,6;
=1054,9·0,85=896,6 кВт;
·896,6·0,8(1,3+0,4·0,6)
= 3,2%
В результате расчетов наибольшие допустимые потери U в ЛЭП составляет 3,2 процента от номинального значения, что удовлетворяет условию
≤ 10 %
3×142 А
0,5 кВА
3,2 %
0,8
км.
Рис. 2.1.1 Структурная схема ЛЭП
С
учетом потерь, мощность выдаваемая ГПП
равна
=
+
;
1054,9 + 0,5 = 1055,4 кВА
2.2
РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА
УЗЛОВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ
(УРП)
Составляем структурную схему УРП (ГПП) для согласования трёх различных напряжений (рис.2.2.1).
Рис.2.2.1 структурная схема УРП
При наличии двух подключенных к распределительному устройству трансформаторов должно выполняться условие
≥
0,7
.
Определяем расчетные мощности трансформаторов
≥ 0,7·1054,9 = 738,4 кВА
По таблице 7[1, с. 92] выбираем трансформаторы 2× ТМТН 6300/110
=115
кВ;
=16,5
кВ;
=11
кВ;
∆
= 12,5 кВт;
∆
=
52 кВт
(ВН-СН)
=
10,5%
17%
=
6%
= 1,1%
Выбранные трансформаторы проверяем на допустимость режима работы
=
·
·
,
где - типовая мощность УРП, кВА;
- коэффициент выгодности трансформатора;
-
номинальная мощность выбранного
трансформатора;
-
количество трансформаторов, подключившиеся
к нагрузке НН.
Определяем коэффициент трансформатора
;
10,5.
Находим коэффициент выгодности трансформатора
=
;
=
0,9.
Рассчитываем типовую мощность УРП
= · · ;
=0,9·6300·2 = 11340 кВА.
Проверяем условие
≥
11340 ≥ 1054,9.
Условие выполняется даже в случае работы на потребителя только одного трансформатора.
Определяем
коэффициент запаса трансформаторов
(т)
= 
;
(т)
= 
=
0,1.
2.3
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В ТРАНСФОРМАТОРЕ
Общую величину потерь активной мощности в трансформаторе определяем по формуле
∆
=∆
+∆
,
где
∆
-
потери в стали, кВт;
∆
-
потери в обмотках, кВт; при номинальной
нагрузке трансформатора можно принять
∆
≈
∆
;
∆
≈
∆
;
-коэффициент загрузки трансформатора отношение фактической нагрузки трансформатора к его номинальной мощности
;
= 
= 0,2
Принимаем
∆ = 52 кВт;
∆
=12,5
кВт;
∆
=12,5+52·0,04=14,5
кВт
Общую величину потерь реактивной мощности в трансформаторе определяем по формуле
∆
=∆
+∆
,
где ∆ - потери реактивной мощности на намагничивание (кВАР)
∆
-
потери реактивной мощности рассеяния
в трансформаторе
∆
≈
·
;
∆ =1,1·6300·0,01=69 кВАР;
∆
≈
·
;
∆
=17·6300·0,01=1071;
∆ =69+1071+0,04=111,8 кВАР.
Полные потери мощности в трансформаторе
∆
=
;
∆
=
=112,7
кВА.
Определяем потери активной энергии в трансформаторе
∆
=∆
+∆
,
где ∆ - потеря энергии на намагничивание;
∆ - потеря энергии в обмотках
∆ =∆ · ;
∆ =12,5·5840=73000 кВт·ч;
∆
=∆
·τ.
где τ - постоянная времени зависящая от коэффициента мощностям и
Величина τ определяют по графику τ =F( : ) (рис.2.3.1)
Рис.2.3.1 график зависимости τ =F( ; )
По
таблице 1.1 оп
ределить
средний коэффициент всех электроприемников
=
,
где N- общее количество потребителей
=
= 0,6
По графику на(рис.2.3.1) определяем постоянную времени ᵹ
τ = F( ; );
τ = F (0,6; 5840) = 4500
∆
= ∆
+∆
-
·
τ;
= 73000+52-180 = 72872 кВт·ч;
Определяем потери реактивной энергии в трансформаторе за год.
;
∆
=
;
∆
=
=411263
кВт·ч