Проектирование электроснабжения заготовительно-сварочного цеха

 

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электроснабжения Промышленных Предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Потребители электроэнергии и системы их питания»

на тему: «Проектирование электроснабжения заготовительно-сварочного цеха»

Выполнила: ст.гр. ЭиАТК-08-1

Акхожин О.

Вариант 13

Приняла: Жунусова Г.С.

Алматы 2011

Содержание

Задание №1

.Исходные данные

2.Расчет электрических нагрузок заготовительно-сварочного цеха

.Расчет осветительной нагрузки

.Определение суммарной нагрузки цеха

.Выбор оборудования

.Расчет токов короткого замыкания

.Проверка оборудования по отключающей способности

Список литературы

Задание №1

Для одного из цехов промышленного предприятия, план которого приведен ниже, произвести перечисленные мероприятия и расчеты с выбором схем и электрооборудования электрической сети.

1. Наметить узлы питания электроприёмников станков (силовые шкафы, распределительные шинопроводы).

2.Определить расчетные нагрузки по узлам питания и цеху в целом методом коэффициентов использования и максимума.

3.Выбрать схему питающей и распределительной сети цеха.

.Выбрать число и мощность трансформаторов, место расположения цеховых подстанций.

.Определить сечение проводов, кабелей и шин сети цеха.

.Произвести выбор электрической аппаратуры и рассчитать токи плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов.

.Начертить план силовой электрической сети цеха.

.Начертить схему силовой питающей и распределительной сетей цеха с указанием сечения проводов, кабелей, параметров отключающей и защитной аппаратуры и электроприёмников.

. На расчетной однолинейной схеме питающей и распределительной сети цеха до 1 кВт указать параметры сети, защитных аппаратов, нулевого провода от КТП до наиболее удаленного мощного электродвигателя, расчетные и пиковые токи.

. Определить трех-, двух- и однофазные токи короткого замыкания в намеченных точках К1, К2 и К3. Принять условно мощность к.з. на высшей стороне цеховых трансформаторов в пределах 100-150 МВА. Однофазные к.з. рассчитать дважды: при схеме трансформатора ?/у?-11 и схеме у/у?-12.

. Проверить выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности и чувствительности.

1. Исходные данные

Таблица 1 Электрические нагрузки заготовительно-сварочного цеха.

№ по плануНаименование оборудованияГруппаУстановл. мощность, кВтКоэффициенты КИCos? 1234561-5,6,9Пресс холодного выдавливанияА110,20,657,8Пресс А450,20,6510,12,15Пресс горячештамповочныйА110,20,6511,17,19Пресс фрикционный А7,50,20,6520Кран с ПВ - 25%А7,30,20,521Аппарат контактной сварки с ПВ-50%(кВА) А26,60,30,522Электронно-лучевая установкаА500,40,723ПлазматронА280,40,730 Кран с ПВ - 25%А7,30,20,525Обдирочно-шлифовальный А30,20,6526-29Продольно-фрезерный А11,750,20,6531-33Пресс горячештамповочныйА750,20,6524НасосБ220,70,7540,41ВентиляторБ370,70,837-39Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 ГцБ1320,70,813,14,16,18Электрические печи сопротивленияБ300,80,9534-36Кузнечный индукционный нагреватель на 1500 ГцБ1000,80,96

2. Расчет электрических нагрузок заготовительно-сварочного цеха

Расчет электрических нагрузок производится в таблице 2 «Расчет нагрузок по заготовительно-сварочному цеху». Эта таблица является сводной как для подсчета силовых нагрузок по отдельным узлам питания, так и для шин ТП.

В рассматриваемом заготовительно-сварочном цехе имеются 2 мостовые краны с ПВ=25% и аппарат контактной сварки с ПВ - 50% в кВА. Необходимо привести установленные мощности крана и сварки к ПВ=100% и кВА в кВт:

. Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловаттах с ПВ ? 100%

Pн=Pуст·,

Для крана с ПВ=40%:

Рн= Pуст·=14,6·= 7,3 кВт

. Для электроприемников, установленная мощность которых выражена в киловольтамперах с ПВ ? 100%

Pн=Sуст··cos?н,

Для сварочных установок с ПВ = 50% в кВА:

Pн=75··0,5 = 26,6 кВт

Все электроприемники, присоединенные к определенному узлу питания, разбиваются на характерные группы, имеющие одинаковый режим работы (это ЭП с одинаковыми Ки и cos). Для каждой характерной группы указывается количество и мощность входящих в нее электроприемников, а для многодвигательного агрегата указывается количество и мощность входящих в него двигателей.

3. Расчет осветительной нагрузки

Расчет осветительной нагрузки по цеху производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Рpo=Кco·Руо , кВт

Qpo=tg?о·Рро , квар,

где Кco = 0,85 - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки.

tg?о = 0,5 - коэффициент реактивной мощности, определяется по cos, cos?о = 0,9.

Руо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м2 поверхности пола известной производственной площади:

Руо=?о·F,

Руо=0,015·1440 = 21,06 кВт;

где F = (48х30) м2 = 1440 м2 - площадь производственного помещения;

???????? = 0,015 кВт/ м2??удельная расчетная мощность.

Рpo= 0,85·21,6???18,36? кВт

Qpo= 0,5·198,36???9,18 квар

4. Определим суммарную нагрузку цеха

РpS = Рpо + Рp = 18,36+1283,4 = 1301,76 кВт;

QpS = Qpо + Qp = 9,718+927,61 = 936,79 квар;

кВА;

cos=

Кз=

Выбираем трансформатор типа ТМ-2500-10/0,4.

Таблица 2 - Расчет нагрузок по заготовительно-сварочному цеху.№ по плануНаименование узлов питания и групп ЭПnУстановленная мощность, кВтм Киcosф sinфtgфСредние мощностиКи ср.взв.nэKmМаксимальная расчетная нагрузкаIр, АОдного ЭПСуммарнаяРсм, кВтQсм, кВтРм, кВтQм, кварSм, кВА ШРА-1 гр.А 1-12, 15,17, 19Прессы157,5-45222,5м>30,20,650,761,1744,552,026 20Кран с ПВ-25%17,37,30,20,50,8661,731,462,5288 21Аппарат контактной сварки ПВ-50% (кВА)126,626,60,30,50,8661,737,9813,822 22,23Электронные установки228-50780,40,70,7141,0231,231,83 Итого по ШРА-1 гр.А197,3-50334,4 85,14100,210,37,431,99169,43110,23202,131585307,10717 ШРА-1 гр.Б 13,14,16,18Электрические печи сопротивления430120m<30,80,950,3120,339631,554 24Насос122220,70,750,6610,8815,413,582 40Вентилятор137370,70,80,60,7525,919,425 Итого по ШРА-1 гр.Б622-37179 137,364,56 1137,364,5601975151,721156230,51645 ШРА-2 гр.А 3ОКран с ПВ-25%17,37,3m>30,20,50,8661,731,462,5288 25-29Металоообр. Станки53-11,75500,20,650,761,171011,691 Итого по ШРА-2 гр.А63-11,7557,3 11,4614,220,22,432,629,815,642098633,652293651,12937 ШРА-2 гр.Б 41Вентилятор13737 0,70,80,60,7525,919,425 125,919,42532,375 Итого по ШРА-2 гр.Б13737 25,919,425 125,919,42532,37549,188724 Итого гр.А25З-50391,7>3 96,6114,43 199,23125,872099235,783879358,23654 Итого гр. Б722-37216<3 163,283,985 163,283,9851975184,096156279,7051731,32,33Пресс горячештамповочный375225 0,20,650,761,174552,611 -225195,75298,233235453,1185234,35,36Кузнечный индукционный нагреватель на 1500 Гц3100300m<30,80,960,280,2924070 1300225375569,7535637-39Двигатели-генераторы высокой частоты 2500 Гц31323960,70,80,60,75277,2207,9 1390297490,213219744,80193 Всего по цеху41 1528,7 822528,92 1277,4927,6072961583,326492405,6157

5. Выбор оборудования

Рисунок 1 - Схема электроснабжения

Технические данные электроприемников распределенных по узлам нагрузок.

Технические данные ЭП ШРА - 1

№ ЭПНаименованиеРн,кВтIн,АКпускIпускРежим работы?Iпуск/ ?1,2Стенд для резки труб32,576,064304,24Тяжелый1,6190,15Авт-т7,8Станок 15,8405200Средний 2100Пред-ль9,10Прессы 410,14440,56Тяжелый1,625,35Пред-ль13Кран с ПВ 40%19,9260,64242,4Тяжелый 1,6151,5Авт-т16,17Станки 4,1210,.45662,7Легкий 2,525,08Пред-ль18Станок 15,238,535192,65Средний 296,32Пред-ль

ЭП № 1,2:;

Iпуск = Kпус·Iном = 4·76,06 = 304,24 А.

Аналогично рассчитываются номинальные и пусковые токи остальных электроприемников установленных в цехе.

Технические данные ЭП ШРА - 2

№ ЭПНаименованиеРн,кВтIн,АКпускIпускРежим работы?Iпуск/ ?3Станок 18,546,96281,4Средний 2140,7Авт-т4,5,6Ножницы металлические2251,484205,92Тяжелый 1,6128,7Авт-т11,12Станок 18,3746,576279,42Средний 2139,71Авт-т14,15,19Станок 15,238,536231,18Средний 2115,59Авт-т31Станок 4,010,14660,84Легкий 2,524,34Пред-ль

Технические данные ЭП ШРА - 3

№ ЭПНаименованиеРн,кВтIн,АКпускIпускРежим работы?Iпуск/ ?22Кран с ПВ 40%19,9260,64242,4Тяжелый 1,6151,5Авт-т23,24Прессы 7,519,01476,04Тяжелый 1,647,53Пред-ль28,29,30Станок 25,0958,726352,32Легкий 2,5140,93Авт-т32,33Вентиляторы 3057,046342,24Легкий 2,5136,89Авт-т34,36Станок 5,513,94683,64Легкий2,533,46Пред-ль35Станок 7,519,016114,06Легкий 2,545,6Пред-ль

Выбираются аппараты защиты и провода отходящих линий к электроприемникам и узлам питания. Все расчеты сведем в таблицу 3.

Выбираем автомат А2, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-1.

Sр ШРА-1= 77,35 кВА; Iр ШРА-1= 117,66 А;

Iкрат = Iпуск= Iпускнаиб +SIном= 304,24 + (117,66-76,06) = 345,84 А

???

Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

Iншра =250 А > Iн = 117,66 А;

Iэл дин ст?= 15 кА?

Выбираем автомат марки ВА51-33

) Iном ав= 160 А > Iн = 117,66 А;

) Iном расц= 125 А > Iн = 117,66 А;

Iотс= 1250 А;

) Iсраб эл расц >1,25´ Iкрат= 1,25´345,84 = 432,3 А; 1250 А > 432,3 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-1: ААШв-1-(3?50?+(1?25);

Iдоп=165 А > Iн = 117,66 А;

Проверим выбранное сечение по коэффициенту защиты Кз автомата, в первой траншее от ТП до цеха уложены 5 кабелей, поэтому поправочный коэффициент Кп=0,78, Кз?1 - коэффициент защиты для автомата с нерегулируемой характеристикой.? электрический нагрузка замыкание ток

1) условие выполняется

Выбираем автомат А3, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-2.

Sр ШРА-2= 73,69 кВА; Iр ШРА-2= 112,09 А;

Iкрат =Iпуск=Iпускнаиб +SIном=281,4+(112,09-46,9) = 346,59 А

?

Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

Iншра =250 А > Iн = 112,09 А; Iэл дин ст?= 15 кА?

Выбираем автомат марки ВА51-33

) Iном ав= 160 А > Iн = 112,09 А;

) Iном расц= 125 А > Iн = 112,09 А;

Iотс= 1250 А;

) Iсраб эл расц >1,25 ´ Iкрат=1,25´346,59 = 433,24 А; 1250 А > 433,24 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-2: ААШв-1-(3?50?+(1?25);

Iдоп=165 А > Iн = 112,09 А;

Проверим выбранное сечение:

условие выполняется.

Выбираем автомат А4, кабельную линию и тип шинопровода ШРА-3.

Sр ШРА-3= 148,24 кВА; Iр ШРА-3= 225,49 А;

Iкрат =Iпуск=Iпускнаиб +SIном=352,32+(225,49-58,72) = 519,09 А

?

Выбираем шинопровод распределительный типа ШРА4-250-32-1У3:

Iн =250 А > 225,49 А; Iэл дин ст?= 15 кА?

Выбираем автомат марки ВА51-35

) Iном ав= 250 А > Iн = 225,49 А;

) Iном расц= 250 А > Iн = 225,49 А;

Iотс= 3000 А;

) Iсраб эл расц >1,25 ´ Iкрат=1,25´519,09 = 648,86 А; 3000 А > 648,86 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ШРА-2: ААШв-1-(3?185?+(1?95);

Iдоп= 345 А > Iн = 225,49 А;

проверим выбранное сечение:

условие выполняется.

Выбираем автомат А5, кабельную линию и тип ЩО.

Выбор А5 к ЩО:

Автомат марки ВА51-31-1:

) Iн А=100 А >? Iн = 39,18 А;

) Iн расц= 40 А >? Iн = 39,18 А;

Примем ЩО марки ЩО41-5101 - на три отходящих линий:

Iн.расц. = 48 А >? Iн = 39,18 А

Выбираем кабель к ЩО: ААШв-1-(4?10);

Iдоп=65 А > Iн = 39,18 А, проверим выбранное сечение:

условие выполняется.

Выбираем автомат А6,7, кабельную линию к ЭП №20,21(Полуавтоматические сварочные установки)

Рр=70,2 кВт; Iр =177,97 А; Iпуск=533,91 А.

Выбираем автомат марки ВА51-35

) Iном ав=250 А > Iр = 177,97 А;

) Iном расц=200 А > Iр = 177,97 А;

Iотс=2400 А;

) Iсраб эл расц >1,25 ´ Iкрат=1,25´533,91 = 667,39 А; 2400 А > 533,91 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП №20,21: ААШВ-1-(3?120?+(1?70);

Iдоп=270 А > Iр = 326 А;

Проверим выбранное сечение:

условие выполняется.

Выбираем автомат А8,9,10, кабельную линию к ЭП №25,26,27 (Автоматические сварочные установки)

Рр=41,74 кВт; Iр =96,21 А; Iпуск=288,63 А.

Выбираем автомат марки ВА51-31-1

) Iном ав=100 А > Iр = 96,21 А;

) Iном расц=100 А > Iр = 96,21 А;

Iотс=3000 А;

) Iсраб эл расц >1,25 ´ Iкрат=1,25´288,63 = 360,79 А; 3000 А > 360,79 А

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЭП №25,26,27: ААШВ-1-(3?35?+(1?25);

Iдоп=135 А > Iр = 96,21 А;

проверим выбранное сечение:

условие выполняется.

Выбираем водный автомат А1

Всего по цеху Iр= 918,62 А

Найдём кратковременный ток Iкр=1,3´ Iр =1,3 ´ 918,62= 1194,2 А

Выбираем автомат марки ВА53-41:

) Iном ав= 1000 А > Iр = 918,62 А;

) Iном расц= 1000 А > Iр = 918,62 А;

Iотс= 2000 А;

) Iсраб эл расц >1,25 ´ Iкрат=1,25 ´ 1194,2 = 1492,75 А; 2000 А > 1492,75 А условия выполняются.

Для питания мостовых кранов на ШРА-1 и ШРА-3 выбираем троллейные шинопроводы типа ШМТ-АУ2: Iн = 250 А > Iр = 60,6 А;

Силовой ящик марки ЯБПВУ-1МУ3: Iн = 100 А > Iр = 60,6 А;

Выбираем магнитные пускатели для электроприемников.

Нереверсивные магнитные пускатели:

№ ЭПIном ЭП, АТип МПАIном ПМА, А7,840ПМА 3200004409,1010,1414,15,18,1938,5316,1710,4523,2419,013110,1434,3613,943519,01346,9ПМА 4200004634,5,651,4811,1246,5713,2260,628,29,3058,7232,3357,041,276,06ПМА 5200004100

Таблица 3 - Расчет защитных аппаратов и проводов к ЭП

№ ЭПРасчетный токАвтоматический выключательПредохранительТип аппарата защитыКзТоковая наг-ка проводаМарка и сечение проводаIдлит (Iном)Iкр (Iпуск)Iном. ав.Iрасц номУставка мгн. срабатыванияТок плавкой вставки, АIном. пред.Кз*IзIдоп провIср расчIср расцI расч пл встI ном пл встШРА-11,276,06304,2410080427,8560---ВА51-31-118085АПВ-3(1´35)+(1´25)7,840200----100100100ПН2-1000,333355АПВ-3(1´16)+(1´8)9,1010,1440,56----25,353263НПН2-630,338,2519АПВ-4(1´2,5)1360,6242,410063303441---ВА51-31-116370АПВ-3(1´25)+(1´16)16,1710,.4562,7----25,083263НПН2-630,3310,5619АПВ-4(1´2,5)1838,53192,65----96,32100100ПН2-1000,333339АПВ-4(1´10)От ТП к ШРА - 1117,66345,84160125432,31250---ВА51-331125165ААШв-1-(3´50)+(1´25)ШРА - 2346,9281,410050351,75500---ВА51-31-115055АПВ-3(1´16)+(1´8)4,5,651,48205,9210063257,4441---ВА51-31-116370АПВ-3(1´25)+(1´16)11,1246,57279,4210050349,27350---ВА51-31-115055АПВ-3(1´16)+(1´8)14,15,1938,53231,1810040288,97400---ВА51-31-114055АПВ-3(1´16)+(1´8)3110,1460,8424,342563НПН2-630,338,2519АПВ-4(1´2,5)От ТП к ШРА - 2112,09346,59160125433,241250---ВА51-331125165ААШв-1-(3´50)+(1´25)ШРА - 32260,6242,410063303441---ВА51-31-116370АПВ-3(1´25)+(1´16)23,2419,0176,0447,536363НПН2-630,3320,7922АПВ-4(1´3)28,29,3058,72352,3210063440,4441---ВА51-31-116370АПВ-3(1´25)+(1´16)32,3357,04342,2410063213,9441---ВА51-31-116370АПВ-3(1´25)+(1´16)34,3613,9483,6433,464063НПН2-630,3313,219АПВ-4(1´2,5)3519,01114,0645,66363НПН2-630,3320,7922АПВ-4(1´3)От ТП к ШРА - 3225,49519,09250250648,863000---ВА51-351250345ААШв-1-(3´185)+(1´95)

6. Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составим схему питания наиболее удаленного электроприемника цеха цветных металлов (рис.2а) для проверки его аппарата защиты на отключающую способность и схему замещения (рис.2б)

а)б)

Рисунок 2

активное и реактивное сопротивление трансформатора

активное и реактивное сопротивление катушек и контактов автоматических выключателей

переходное сопротивление контактных соединений (шинопровод - кабель, кабель - кабель и т.д.)

активное и реактивное сопротивление шинопровода

активное и реактивное сопротивление кабеля

активное и реактивное сопротивление проводов

Схема соединений ?/y-11

1. ;

;

2. ;

;

3. ;

;

4. ; LРУ ТП = 4м

. ; Lкаб = 70м

. LШРА1 = 20м

. ; Lпров = 7м

.

Трех- и двухфазное к.з. в точке К3

постоянная времени

Трех- и двухфазное к.з. в точке К2

Трех- и двухфазное к.з. в точке К1

кА

Расчёт однофазного короткого замыкания

Вместо принимаем полное сопротивление цепи фаза -нуль; полное сопротивление цепи фаза-нуль кабельной линии; полное сопротивление цепи фаза-нуль провода; полное сопротивление цепи фаза-нуль шинопровода, полное сопротивление фазы трансформатора.

;

;

(при соединении обмоток трансформатора y/y? -12 )

(при соединении обмоток трансформатора ?/y? - 11)

При однофазном к.з. в точке К3 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К2 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К1 и соединении обмоток трансформатора y/y°-12

При однофазном к.з. в точке К3 и соединении обмоток трансформатора ?/y°-11

При однофазном к.з. в точке К2 и соединении обмоток трансформатора ?/y°-11

При однофазном к.з. в точке К1 и соединении обмоток трансформатора ?/y°-11

К3К2К1Трехфазное КЗДвухфазное КЗОднофазное КЗ (y/y°-12)Однофазное КЗ (? /y°-12)

7. Проверка оборудования по отключающей способности

В точке К3:

Предельно отключающий ток автоматического выключателя ВА53-41

с расцепителем на Iном=1000А ( 2кА < 15,30 кА).

В точке К2:

Предельный отключающий ток автомата ВА51-33, 1,25 кА < 1,93 кА

В точке К1:

Предельно отключающий ток предохранителя ПН2-100

Iн пл вст = 0,1 кА <

электродинамическая стойкость ударному току КЗ шинопровода ШРА1 марки ШРА4-250-32-1У3 на Iном= 250А:

кА < 30,84кА;

условие не выполняется.

Поэтому выбираем другой шинопровод с >

Выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности и чувствительности соответствует требованиям.

Список используемой литературы

1.Справочник по проектированию электроснабжения: Электроустановки промышленных предприятий/Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990

2.Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования: Электроустановки промышленных предприятий/Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991

.Справочная книга по проектированию электрического освещения/Под редакцией Кнорринга Г.М. - «Энергия», 1976

.Князевский Б.А., Липкин Б.Е. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высшая школа,1986

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Электроснабжения Промышленных Предприятий

Больше работ по теме: