Проектирование и расчет элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия

Схемы распределения электроэнергии внутри предприятия имеют ступенчатое построение. В большинстве случаев применяются две-три ступени, так как многоступенчатые схемы усложняют коммутацию и защиту. На небольших предприятиях применяются одноступенчатые схемы распределения электроэнергии с применением второй ступени лишь для удаленных от приемного пункта потребителей.

Схема распределения электроэнергии взаимосвязана с технологической схемой объекта:

1. Питание электроприемников разных параллельных технологических потоков предусматривается от разных подстанций, РП или магистралей или от различных секций шин одной подстанции или РП, для того, чтобы при аварии не остановились оба технологических потока;
2. В пределах одного потока все взаимосвязанные технологические агрегаты присоединяются к одному источнику (подстанции, РП, секции и т. д.), чтобы при прекращении питания потока все входящие в его состав электроприемники были обесточены;
3. Вспомогательные цепи выполняются так, чтобы их питание не нарушалось при любых переключениях питания силовых цепей параллельных технологических потоков во избежание ложных отключений и останова производства.

При магистральных схемах электроэнергия подается от основного энергетического узла или центра питания предприятия непосредственно к цеховым распределительным и трансформаторным подстанциям. Уменьшается число звеньев распределения и коммутации электроэнергии. В этом заключается основное и очень существенное преимущество этих схем. Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков и энергии длинных обходов. Они наиболее удобны при резервировании цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Магистральные сети выполняют шинопроводами или кабелями. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, относят к высоконадежной системе электроснабжения. Их применяют для питания потребителей любой категории надежности.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми и одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются на малых предприятиях, а двухступенчатые – на больших.

При радиальной схеме питание одного достаточно мощного потребителя или группы потребителей осуществляют от трансформаторной подстанции или вводного устройства по отдельной питающей линии.

Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда питание подается непосредственно от трансформаторной подстанции и двухступенчатыми, когда питание подается от промежуточного распределительного пункта.

Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников в цехе или на отдельных его участках, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях, где невозможно применение магистральных схем. Их выполняют кабелями или проводами, прокладываемыми открыть, в трубах, в специальных каналах.

К достоинствам радиальных схем относятся: высокая надежность и удобство автоматизации, поэтому они рекомендуются для питания приемников I категории.

К недостаткам этих схем относятся: значительный расход проводникового материала, ограниченная гибкость сети при перемещении технологического оборудования, необходимость в дополнительных площадях при размещении силовых распределительных пунктов.

 

3. Осветительные сети

Питание электрического освещения, как правило, производится от общих для силовых и осветительных нагрузок трансформаторов напряжением 380/220 В самостоятельными линиями.

Если в цехе имеются нагрузки, ухудшающие показатели качества электрической энергии, то питание таких нагрузок и освещения осуществляют от разных трансформаторов.

В зависимости от мощности осветительной нагрузки, размеров и конфигурации осветительной сети, питающую линию подводят непосредственно к групповому щитку или магистральному пункту.

Возможен также вариант, когда от магистрального пункта отходят как групповые линии к светильникам, так и линии к групповым щиткам или осветительным шинопроводам.

В качестве осветительных магистральных и  групповых щитков применяют распределительные пункты серии ПР8513 с трехполюсными автоматическими выключателями и ПОР8513 с однополюсными автоматическими выключателями.

В больших производственных зданиях питающую осветительную сеть с использованием распределительных шинопроводов типа ШРА. В этом случае вместо групповых щитков к шинопроводу подключают группы светильников через отдельные аппараты защиты и управления.

Групповая сеть предназначена для непосредственного подключения светильников внутреннего освещения и штепсельных розеток. Групповые сети также выполняют осветительными шинопроводами двухпроводными (фаза – нуль) ШОС2 – 25, ШОС80 и четырехпроводными (три фазы – нуль) ШОС4 – 25, если их нагрузка не менее 50% от номинального тока шинопровода. Шинопроводы используют в помещениях любого назначения с нормальной средой, кроме особо сырых, при расположении светильников рядами.

В осветительных установках рабочего освещения применяют: лампы накаливания, люминесцентные лампы ЛБ и ртутнокварцевые лампы типа ЛДР. Лампы накаливания используются в основном в светильниках местного освещения. Их преимущества – меньшая усталость глаз при длительной работе при искусственном освещении, компактность, простота включения, устойчивая работоспособность. Люминесцентные лампы имеют большую световую отдачу и срок службы и наиболее широко используются для освещения производственных помещений. Располагать люминесцентные лампы рекомендуется рядами, параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Лампы ЛДР рекомендуется применять для общего освещения производственных помещений высотой 6м и более в тех случаях, когда по характеру работы не требуется точное различение цветов и оттенков, для освещения основных проходов и проездов с интенсивным движением транспорта и людей на территориях предприятий; а также для освещения участков открытых территорий, требующих повышенной освещенности.

 

Глава 2. Расчет основных элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия

1. Размещение распределительных пунктов и 
   трансформатора на плане цеха

Предприятия обычно подключены к высоковольтной сети с напряжением 10кВ или 6кВ. Понижение напряжения осуществляется с помощью понизительной трансформаторной подстанции (ТП). Трансформаторные подстанции на пищевых предприятиях, имеющих взрывоопасные зоны (элеваторы, мукомольные заводы и др.) должны располагаться в отдельных помещениях, которые могут быть встроенными или пристроенными к помещению с взрывоопасной зоной.

В цеховых электрических сетях ГОСТ предусматривает напряжение 660В, 380В, 220В. Основными напряжениями для силовой сети являются 660В и 380В. Напряжение 220В рекомендуется в основном для осветительных приборов. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных для стационарного местного освещения и переносного инструмента применяются напряжения 36В и 24В. Напряжение 12В используется для питания электрооборудования и освещения в условиях повышенной влажности.

Распределительные пункты необходимо нагружать как можно более симметрично. Потому важно учитывать мощности двигателей подключенных к каждому из них. Двигатели нужно подключать к шине, используя наименее короткий путь, чтобы сэкономить на проводах. В данном случае используются два распределительных пункта, откоторых идут две магистральные линии (шины), подводящие электрический ток к каждому двигателю. Оба распределительных пункта имеют один и тот же энергетический центр: трехфазный трансформатор, работающий на весь цех.

 

 

 

2. Расчёт номинальных токов электродвигателей

Для каждого электродвигателя цеха найдём величину номинального тока Iн по исходным данным:

,

где Pном.i – мощность i-ого электродвигателя  [ Вт],

Uном – линейное напряжение в сети [В],

Cosφi – коэффициент мощности i-ого электродвигателя ,

ηi – коэффициент полезного действия i-ого  электродвигателя.

Рассчитаем величину пускового тока, для каждого электродвигателя установленного в цехе. Пусковой ток Iпуск для каждого двигателя определяется из заданного в исходных данных соотношения Iпуск/Iном.

Найдём максимальный ток в плавкой ставке Iпр каждого электродвигателя, установленного в цехе (см. исходные данные). Он выбирается из условия:

,

где Iп - пусковой ток электродвигателя.

Найдём величину суммарных токов, потребляемых от цехового трансформатора каждым распределительным пунктом:

,

где: Кспр - коэффициент спроса;

- сумма номинальных токов всех электродвигателей, питаемых от

данного распределительного пункта.

    Сведем данные  в таблицу расчетов номинальных  токов электродвигателей (табл.1).  Таблица была разбита на две  части: двигатели, подключенные к  цепи распределительного пункта 1 и двигатели к распределительному пункту 2.

 

 

 

Таблица расчета номинальных токов электродвигателей

 

Таблица №1

№ двигателя	Pном.	КПД	Cos	Iном.	Iпуск.      I ном.	Iпуск.	Iпред.	Iном. вставки	Сечение жилы провода	Рном.*Cos
	Вт			А		А	А	А	мм^2	Вт
3	5500	0,875	0,91	10,495	7,5	78,710	31,484	40	2,5	5005
7	5500	0,875	0,91	10,495	7,5	78,710	31,484	80	4,0	5005
10	11000	0,88	0,9	21,102	7,5	158,265	63,306	40	2,5	9900
20	22000	0,89	0,9	41,730	7,5	312,973	125,189	40	2,5	19800
29	4000	0,865	0,89	7,894	7,5	59,207	23,683	30	2,5	3560
30	22000	0,89	0,9	41,730	7,5	312,973	125,189	40	2,5	19800
31	4000	0,865	0,89	7,894	7,5	59,207	23,683	30	2,5	3560
Всего РП1	74000			98,938					50,0	66630
36	15000	0,875	0,9	28,940	7,5	217,049	86,820	100	6,0	13125
38	15000	0,875	0,9	28,940	7,5	217,049	86,820	120	10,0	13125
40	15000	0,875	0,9	28,940	7,5	217,049	86,820	80	4,0	13125
41	15000	0,875	0,9	28,940	7,5	217,049	86,820	50	2,5	13125
45	15000	0,875	0,9	28,940	7,5	217,049	86,820	100	10,0	13125
62	18500	0,885	0,92	34,522	7,5	258,915	103,566	80	6,5	16372,5
67	7500	0,875	0,88	14,799	7,5	110,991	44,396	30	5	6562,5
Всего РП2	101000			125,455						81997,5
ВСЕГО	175000			224,392						148627,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчёт общего освещения цеха

В производственных, вспомогательных и других помещениях предприятий помимо естественного, используется искусственное освещение.

Искусственное освещение может быть рабочим и аварийным. Рабочее освещение необходимо во всех помещениях, а также на территории предприятия. Аварийное освещение используется при внезапном отключении рабочего освещения (при аварии).

Рабочее освещение на предприятиях пищевой промышленности выполняется, как правило, в виде общего освещения с равномерным симметричным распределением светильников под потолком. В отдельных случаях для повышения освещенности на рабочем месте, выполняют комбинированное освещение, т.е. дополнительно к общему устраивают местное освещение на рабочих местах.

Сеть общего освещения в большинстве случаев питается напряжением 220В, Для обеспечения ремонтных работ предусматривают сеть ремонтного освещения производственных цехов, которую питают через специальные понижающие трансформаторы напряжением 12В, 24В или 36В. В помещениях с повышенной влажностью и с большими массами металла используется напряжение 12 В.

Кроме рабочего и ремонтного освещения, в производственных помещениях предусматривается аварийное освещение, которое должно обеспечить надлежащую освещенность проходов для эвакуации людей из цеха при пожарах, авариях и других особых случаях, если рабочее освещение почему-либо отключилось. Мощности светильников аварийного освещения составляют примерно 10% от мощности светильников рабочего освещения. Их включают в самостоятельную сеть аварийного освещения.

В осветительных установках внутреннего и наружного рабочего освещения применяют: лампы накаливания, люминесцентные лампы ЛБ и ртутно-кварцевые лампы типа ДРЛ. Лампы накаливания используются в основном в светильниках местного освещения. Их преимущества меньшая усталость глаз при длительной работе при искусственном освещении, компактность, простота включения, устойчивая работоспособность.

Люминесцентные лампы типа ЛБ имеют большую световую отдачу и срок службы по сравнению с лампами накаливания и наиболее широко используются для освещения производственных помещений. Располагать люминесцентные лампы рекомендуется рядами, параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами.

Найдём мощность, требующуюся для общего освещения рабочих мест. Установленная мощность, требующаяся для общего рабочего освещения цеха Pуст, определяется по формуле: