Электрический расчет мяталообробатовающего завода

 

 

 

Исходные данные для расчета электрических нагрузок главного корпуса предприятия представлены в таблице 2, план корпуса основного производства – на   листе 1.

 

1.2 Построение схемы электроснабжения завода

Электроснабжение производственных корпусов и вспомогательных объектов завода осуществляется от цеховых трансформаторных подстанций 10/0.4 кВ. В свою очередь ТП 10/0.4 кВ питаются  по  кабельным линиям, проложенным   в   земле, от вышестоящей ГПП завода                                   (двухтрансформаторной  подстанции 35/10 кВ), которая запитывается от энергосистемы по двум одноцепным воздушным линиям     А-70. Выбор напряжения 35 кВ обусловлен малой мощностью предприятия и наличием необходимых трансформаторов.  На  стороне 35 кВ в ГПП 35/10 в качестве защитного коммутационного оборудования установлены вакуумные выключатели и разъединители, на  стороне 10 кВ в ГПП 35/10 в качестве защитного коммутационного оборудования установлены вакуумные выключатели. На стороне 0.4 кВ в ТП 10/0.4 кВ в качестве аппаратов  защиты от  токов  короткого замыкания установлены автоматические выключатели и предохранители.

Наружное освещение получает питание от трансформаторной подстанции 10/0.4 кВ установленной в главном корпусе предприятия.

 

1.3 Конструкция  силовой и осветительной сети цехов главного корпуса

Внутрицеховые распределительные  сети 0.4 кВ главного корпуса выполнены по магистральной схеме, как наиболее рациональной и экономичной, распределительными шинопроводами ШРА. Для  защиты шинопроводов от токов короткого замыкания применены автоматические выключатели.  Конечные электроприемники, подключены непосредственно к распределительным магистралям проводом, проложенным в металлических трубах. В качестве  аппаратов  защиты от токов короткого замыкания применены предохранители.

Освещение цеха выполнено  светильниками типа Гс с лампой накаливания  Г220-500. Осветительные сети выполняются проводом АПВ, проложенным в металлической трубе.

Питание рабочего освещения производится от осветительных щитков ОЩВ,  в  которых  в качестве аппаратов  защиты  от токов короткого   замыкания  и   перегрузки установлены автоматические выключатели.

 

2 Построение схемы электроснабжения и методика расчета электрических нагрузок блока цехов основного производства (главный корпус)

2.1 Расчет силовых электрических нагрузок цехов главного корпуса

Расчет ведется по узлу нагрузки методом упорядоченных диаграмм (методу коэффициента максимума) по следующему алгоритму.

а) Все приемники данного узла нагрузки делятся на характерные  технологические группы.

б) Для каждой группы по [3, табл. 4.1] выбирают коэффициент использования Ки, коэффициент активной мощности cosφ, и рассчитывают коэффициент реактивной мощности tgφ по формуле:                                  

tgφ =                                                                                          

в) Находим суммарную установленную мощность для каждой группы электроприемников по формуле:

∑Р_н = n × Р_ном , 

где  n – число приемников;

       P_ном – номинальная мощность одного приемника, кВт.

 

 

г) Для каждой технологической  группы находят среднесменную активную Р_см и среднесменную реактивную Q_см мощности по формулам:

Р_см = К_и × Р_уст                                                                                                

Q_см = P_см × tgφ                                                                                              

д) По данному узлу нагрузки находят суммарную установленную  мощность, суммарную среднесменную  активную мощность и суммарную среднесменную  реактивную мощность:

ΣР_уст;

ΣР_см;

ΣQ_см.

е) Определяют групповой  коэффициент использования.

Коэффициенты использования одного k_и или группы K_и приемников характеризуют использование активной мощности и представляют собой отношение средней активной мощности одного или группы электроприемников за наиболее нагруженную смену к номинальной мощности:

k_и = p_см /p_ном;   K_и = P_см / P_ном.

Для электроприемников одного режима работы значения индивидуального k_и и группового K_и совпадают.

Для группы электроприемников  с разными режимами работы групповой  коэффициент ипользования:

К_и.гр =   Σp_см / Σp_{ном.прив.}= Σ k_и × p_ном / Σp_{ном.прив}                                                                                                                    

где  Σp_см – суммарная среднесменная активная мощность, кВт;

        ΣP_{ном.прив.} – суммарная номинальная приведенная к 100% мощность, кВт.

ж) Определяют модуль нагрузки по формуле:

m = Р_ном.max / Р_ном.min ,                                                                                   

где Р_ном.max – активная номинальная мощность наибольшего приемника в группе, кВт;

        Р_ном.min – активная номинальная мощность наименьшего приемника в группе, кВт.

 

з) Определяют эффективное число  приемников по условию:

-   если m >3, и K_и ≥ 0.2, то n_э рассчитывают по формуле:

n_э = 2 × ∑P_ном / P_{макс 1} ,

где P_{макс 1} – мощность наибольшего электроприемника в группе

-   если m ≤ 3, n ≥ 4, то n_э = n;

-   при m > 3, К_и.гр < 0.2, эффективное число приемников определяют в следующем порядке:

1) выбирается наибольший  по мощности электроприемник  рассматриваемого узла;

2) выбираются электроприемники, мощность каждого из которых равна или больше половины наибольшего по мощности электроприемника;

3) подсчитывают их  число n′ и их суммарную номинальную мощность Р′_ном;

4) определяют суммарную  номинальную мощность всех рабочих  электроприемников рассматриваемого узла Р_ном∑ и их число n;

5) находят n′_* и Р′_ном*:

n′_* = n′ / n                                                                                                     

Р′_ном* = Р′_ном / Р_ном∑                                                                                    

6) по n′_* и Р′_ном* определяют n′_э* по графику [3, стр. 4];

7) находят n_э:

n_э = n′_э* × n                                                                   

и) Определяют, в зависимости  от группового коэффициента использования  и эффективного числа электроприемников, коэффициент максимума К_м  по графическим зависимостям [4, табл. 2-7].    

к) Определяют расчетную максимальную активную мощность по формуле:

Р_м =  К_м × ΣР_см , 

при n < 3,  Р_м = Р_см                                                                                         

 

л) Определяют расчетную максимальную реактивную мощность по формуле:

если n_э ≤ 10, то Q_м = L_м × ΣQ_см                                                               

если n_э > 10, то Q_м = ΣQ_см ,                                                                      

где  L_м – коэффициент максимума реактивной мощности, L_м = 1.1.

м) Определяют полную максимальную расчетную нагрузку S_м по формуле:

                                                                                      

н) Определяем расчетный  максимальный ток I_м по формуле:

I_м = S_м/( × U_н),                                                                                        

где  U_н – номинальное напряжение электроприемников, кВ.

 

2.2 Расчет освещения цехов главного корпуса                                                                       

Расчет освещения проводится по методу коэффициента использования  светового  потока. В качестве источника  света примем к установке лампы накаливания мощностью 500 Вт.

Расчет сводится к  определению необходимого числа  ламп в соответствии с нормированной  освещенностью. Число ламп определяется по формуле:

N = E × Kз × Z × S / (U × Фл)                                                                    

где E – нормированная освещенность, Е = 150лк [2, табл. П 15];

        Z – коэффициент, учитывающий снижение светового потока при                                                      эксплуатации, Z = 1.1 [2, c. 344];

        Kз – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового потока по освещаемой поверхности,  Kз = 1.3 [2, табл.19.1];

        S – площадь помещения, м²;

        Фл – световой поток одной лампы, Фл = 8200лм, [2, табл.3.12];

        U – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, лампы, показателя помещения и коэффициентов отражения: рn – от потолка, рс – от стен, рр – от рабочей поверхности.

Показатель помещения  ι находим по формуле:

ι = (А × В)/( Нр × (А + В))                                                                          

где А – длина помещения, м;

       В  – ширина помещения, м;

      Нр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

ι = (82.8×52)/ 5 × (82.8+52) = 6.29

Для светильника Гс при: рn - 50%,  рс - 30%,  рр - 10%,  ι=6.29  U=80 %            [2, прил.5, табл.3], определяем  число ламп:

N =150 × 1.3 × 1.1 × 4305.6/(0.80 × 8200) = 140.79 = 141 шт.

Принимаем к установке 141 светильник типа Гс с лампой накаливания      Г220-500, которые установим в двенадцать рядов по 11 светильников и один ряд по 9 светильников (проход между цехами).

Находим число ламп аварийного освещения (25% от рабочего).

141 × 0.25 = 35 шт.

 

2.3 Сводный расчет электрических  нагрузок цехов главного корпуса

методом упорядоченных  диаграмм с применением электронных  таблиц Excel

Активная расчетная нагрузка освещения определяется по формуле:

Р_р.о = К_с × Р_уст ,                                                                                               

где  К_с – коэффициент спроса, К_с = 0.8 [1],

Р_уст = 141 × 0.5 = 70.5 кВт

Р_р.о = 0.8 × 70.5 = 56.4 кВт

По формуле находим:

tgφ = 0, так как cosφ = 1

По формуле находим  расчетную реактивную осветительную нагрузку:

Q_р.о = Р_р.о × tgφ = 56.4 × 0 = 0 квар, так как нагрузка полностью активная.

 

Полная максимальная нагрузка на шинах 0.38 кВ ТП определяется по формуле:

 

где  P_м∑ – суммарная максимальная активная нагрузка на шинах 0.38 кВ ТП, кВт;

       Q_м∑ – суммарная максимальная реактивная нагрузка на шинах 0.38 кВ ТП, квар.

Результаты расчета для узлов нагрузок главного корпуса предприятия сводятся в таблицу 3. Расчеты выполняются в среде EXCEL. Пример таблицы приведен ниже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №3 - Расчет электрических нагрузок сети трехфазного тока до 1000В главного корпуса предприятия

№ поз.	Наименование узлов  питания и групп электроприемников	Кол-во ЭП,       nф	Установленная мощность, приведенная к ПВ=100%, кВт		m=Pн макс/Pн мин	Коэффициент использования, kиi, Kиг	cosφ	tgφ	Средняя нагрузка за максимально  нагруженную смену		Эффективное число ЭП, nэ	Коэффициент максимума, Kм	Максимальная нагрузка			Расчет-ные токи
			Одного ЭП (наибольшего), Pн макс	Общая, ∑Pн					Pсм =∑Pнi ∙ Kиi, кВт	Qсм =Pсм ∙ tgφс - Qк.с., квар			Pм =Kм ∙ Pсм, кВт	Qм =K'м ∙ Qсм - Qк.с., квар	Sм =√P² + Q², кВА	Iм =Sм / √3 ∙ Uн, Iпуск, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
19	Вертикально-фрезерный	1	15,00	15,00	14,0	0,20	0,66	1,15	3,00	3,45
14	Алмазно-расточный	1	7,00	7,00		0,12	0,66	1,15	0,84	0,97
37	Шлицешлифовальный	1	20,50	20,50		0,12	0,66	1,15	2,46	2,83
24	Продольно-строгальный  двухстоечный	1	35,00	35,00		0,12	0,66	1,15	4,20	4,83
23	Поперечно-строгальный	1	15,00	15,00		0,12	0,66	1,15	1,80	2,07
45	Двусторонний 9-шпиндельный резьбонарезной	1	12,50	12,5		0,12	0,66	1,15	1,50	1,73
42	Двухсторонний 11-шпиндельный сверлильный	1	20,00	20,00		0,12	0,66	1,15	2,40	2,76
67	Вентилятор	1	2,50	2,50		0,80	0,80	0,75	2,00	1,50
68	ПТУ ПВ=25%	2	7,40	7,40		0,20	0,68	1,07	1,48	1,58
	ШРА1	10	35/2,5	134,90		0,15			19,68	21,71	9	2,20	43,30	23,88	49,45	75,13
12	Токарно-карусельный, одностоечный	1	32,00	32,00	12,8	0,20	0,66	1,15	6,40	7,36
2	Токарный с  программным управлением	1	10,00	10,00		0,20	0,66	1,15	2,00	2,30
5	Токарно-гидрокопировальный полуавтомат	1	16,00	16,00		0,20	0,66	1,15	3,20	3,68
20	Продольно-фрезерный  двухшпиндельный	1	20,00	20,00		0,20	0,66	1,15	4,00	4,60
6	Токарный многорезцовый  полуавтомат с двусторонним приводом для шатунных и коренных шеек коленчатого вала	1	25,00	25,00		0,20	0,66	1,15	5,00	5,75
7	Токарный восьмишпиндельный  горизонтальный прутковый автомат	1	30,00	30,00		0,20	0,66	1,15	6,00	6,90
35	Бесцентрово-шлифовальный для наружного шлифования	1	18,00	18,00		0,12	0,66	1,15	2,16	2,48
34	Внутришлифовальный	1	10,00	10,00		0,12	0,66	1,15	1,20	1,38
67	Вентилятор	2	2,50	5,00		0,80	0,80	0,75	4,00	3,00
	ШРА2	10	32/2,5	161,00		0,21			33,96	37,45	10	1,82	61,81	37,45	72,27	109,80
48	Пневматический  пресс	1	7,50	7,50	40,0	0,25	0,67	1,10	1,88	2,06
49	Пневматический  пресс	1	5,70	5,70		0,25	0,67	1,10	1,43	1,57
50	Пневматический  цпесс	1	14,50	14,50		0,25	0,67	1,10	3,63	3,99
51	Пневматический  пресс	1	21,67	21,67		0,25	0,67	1,10	5,42	5,96
52	Пневматический  пресс	1	14,50	14,50		0,25	0,67	1,10	3,63	3,99
57	Печь камерная с обычной атмосферой (воздух) различного назначения (однофазная)	1	14,60	14,60		0,70	1,00	0,00	10,22	0,00
58	Печь камерная с обычной атмосферой (воздух) различного назначения	1	71,00	71,00		0,70	1,00		49,70	0,00
59	Печь шахтная  для нагрева под закалку, отжиг  и нормализацию в обычной атмосфере	1	100,00	100,00		0,70	1,00		70,00	0,00
70	Компрессор	1	28,00	28,00		0,70	0,80	0,75	19,60	14,70
67	Вентилятор	4	2,50	10,00		0,80	0,80	0,75	8,00	6,00
	ШРА3	13	100/2,5	287,47		0,60			173,49	38,26	6	1,37	237,68	42,09	241,38	366,73
56	Металлообрабатывающий станок	1	4,50	4,50	40,8	0,20	0,66	1,15	0,90	1,04
53	Гидравлический  пресс	2	17,00	34,00		0,25	0,67	1,10	8,50	9,35
61	Печь шахтная  для нагрева под высокий отпуск с защитной атмосферой	1	37,20	37,20		0,70	1,00		26,04	0,00
64	Печь конвеерная для закалки стальных изделий  в защитной атмосфере	1	102,00	102,00		0,70	1,00		71,40	0,00
67	Вентилятор	2	2,50	5,00		0,80	0,80	0,75	4,00	3,00
68	ПТУ ПВ=25%	2	7,40	7,40		0,20	0,68	1,07	1,48	1,58
	ШРА4	9	102/2,5	190,10		0,59			112,32	14,97	4	1,48	166,23	16,47	167,05	253,80
73	Сверлильный	2	5,50	11,00	8,4	0,12	0,66	1,15	1,32	1,52
72	Токарный широкоуниверсальный	2	10,00	20,00		0,12	0,66	1,15	2,40	2,76
74	Выпрямитель сварочный  ПВ=40%	1	21,00	21,00		0,20	0,41	2,20	4,20	9,24
65	Гальваническая  ванна	1	8,00	8,00		0,70	1,00	0,00	5,60	0,00
67	Вентилятор	3	2,50	7,50		0,80	0,80	0,75	6,00	4,50
68	ПТУ ПВ=25%	1	7,40	3,70		0,20	0,68	1,07	0,74	0,79
69	ПТУ ПВ=25%	3	4,80	7,20		0,20	0,68	1,07	1,44	1,54
	ШРА5	13	21/2,5	78,40		0,28			21,70	20,35	7	1,94	42,10	22,39	47,68	72,44
21	Копировально-фрезерный  с программным управлением	1	25,00	25,00	10,0	0,12	0,66	1,15	3,00	3,45
73	Сверлильный	1	5,50	5,50		0,12	0,66	1,15	0,66	0,76
65	Гальваническая  ванна	1	8,00	8,00		0,70	1,00	0,00	5,60	0,00
66	Гальваническая  ванна	4	12,00	48,00		0,70	1,00	0,00	33,60	0,00
67	Вентилятор	3	2,50	7,50		0,80	0,80	0,75	6,00	4,50
74	Выпрямитель сварочный  ПВ=40%	1	21,00	13,28		0,20	0,41	2,20	2,66	5,84
	ШРА6	11	25/2,5	107,28		0,48			51,52	14,55	9	1,45	74,70	16,01	76,39	116,07
	Освещение								45,20	0,00			45,20
	ТП	66		961,65					457,86	147,30			671,01	158,29	689,43	1047,48