Разработка системы электроснабжения механического цеха

 

Рис 1- Схема системы  электроснабжение МЦ.

На территории МЦ будет  размещено 4 распределительных пункта (РП). От РП1 питаются:

-алмазно-расточные станки;

-горизонтально-расточные  станки;

-расточные станки;

-электропечи сопротивления;

-мостовой кран;

От РП2 питаются:

-горизонтально-расточные  станки;

-расточные станки;

-алмазно-расточные станки;

-заточные станки;

-токарно-револьверные  станки

 

 

От РП3 питаются:

-компрессоры

-продольно-строгальные  станки;

-кран-балка;

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

6

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

-поперечно-строгальные станки;

-токарно-револьверные  станки;

ОтРП4 питаются:

-сварочные автоматы;

-вентиляторы;

Питание распределительный  пунктов осуществляется кабелем  марки АВВГ с прокладкой кабеля по конструкциям стен питания оборудования производится проводом маарки АПВ, ПВ и КГН, прокладка осуществляет а  штробах, трубах электроприемники с  мощностью менее и равной 12кВт  запитываются через модульные конки, электроприемники с мощностью более 12кВт запитываются напрямую от РП.

 

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

7

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

2 Расчетная часть

2.1 Расчет электрических нагрузок

 

2.1.1 Для выполнения расчета необходимо все электроприемники, которые работают в повторно кратковременном, кратковременном режимах привести к длительному режиму работы. Приведение мощностей трёхфазных электроприемников к длительному режиму производиться по формуле:

 

      (1)

 

Где:

- номинальная мощность электроприёмника, кВт;

- приведенная мощность, кВт;

ПВ - продолжительность включения.

2.1.2 Мощности однофазных электроприемников приводятся к условной трёхфазной мощности в зависимости распределения нагрузки по фазам, а потом к длительному режиму;   [см. Шеховцов п.5.7 ст.23].

2.1.3 Определение электрических нагрузок МЦ производим методом коэффициента расчетной мощности. Данный метод расчета электрических нагрузок является основным. Применять данный метод расчета считается возможным, если известны единичные мощности электроприемников, их количество, технологическое назначение. Метод коэффициента расчетной мощности сводится к определению ( , , ) расчетных нагрузок группы электроприемников.

 

     (2)

 

Где:

Р_Р - расчетная активная  нагрузка, кВт;

К_И - коэффициент использования;

Р_НОМ - номинальная активная  нагрузка, кВт;

К_Р - расчетный коэффициент активной  нагрузки (принимается в зависимости от эффективного числа электроприемников п_Э и коэффициент использования К_И).

2.1.4 Зная число ЭП в группе и их номинальную мощность, определяют общую установленную мощность ЭП по формуле:

 

     (3)

Где:

— число i-ых ЭП, шт;

— приведенная установленная  мощность одного i-го ЭП, кВт.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

8

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

2.1.5 Эффективное число электроприемников определяется по формуле:

     (4)

2.1.6 Групповой коэффициент использования вычисляется по выражению:

    (5)

2.1.7 Определяем средневзвешенное значение cosφ по формуле:

    ₍₆₎

2.1.8 Определяем средние нагрузки за максимально-нагруженную смену:

     (7)

     (8)

Где:

- коэффициент использования,  отн.ед.;

- коэффициент реактивной мощности, отн. ед.

2.1.9 Расчетная реактивная мощность определяется по формуле:

 при

 при    (9)

Где:

Р_НОМ - номинальная активная  мощность, кВт;

Q_Р - коэффициент реактивной мощности;

_{2.1.10 Полная мощность расчетной нагрузки определяется по формуле:}

 

     (10)

_{2.1.11 Расчетный ток нагрузки нагрузки определяется по формуле:}

     (11)

2.1.12 Пример расчета электрических нагрузок покажем на примере нагрузок для РП1. Согласно распределению нагрузок по распределительным устройствам заполняется “Сводная ведомость загрузок”.

 

На основании  исходных данных заполняются колонки  1-7.

Необходимо  привести мощности всех однофазных к условной трёхфазной. От РП2 питается 2 однофазных электроприемника; заточный станок (27,28). Коэффициент неравномерности H≥15%.

2.1.13 Мощность крана мостового определяем по формуле 1:

кВт;

Аналогично  рассчитываем другие электроприемники, которые работают в продолжительно-кратковременном  режиме.

Зная единичные  мощности электроприемников и их количество, определяем номинальные активные групповые мощности и сумму номинальных активных групповых мощностей в группе электроприемников.

2.1.14 Определяем сменные нагрузки для мостового крана В РП1 по формуле (7), (8):

_{Аналогичным способом сменные  нагрузки остальных  электроприёмников РП1.}

2.1.15 Определяем эффективное число электропиемников на РП1 по формуле (4):

Эффективное число электроприемников принимаем 5.

2.1.16 Определяем расчетные коэффициенты. Определяем средневзвешенное значение cosφ на РП1 по формуле (7):

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

9

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

 

2.1.17 Определяем среднее значение коэффициента использования по формуле (5):

Расчетный коэффициент  активной нагрузки Кр принимаем равным 1,57 по таблицы6 “Значение коэффициентов расчетной нагрузки для питающих сетей напряжением до 1 кВ” исходя из данных n_э и К_и .

2.1.18 Определяем расчётные значения мощностей для РП1 по формулам (2),(9),(10):

2.1.19 Определяем расчетный ток РП1 по формуле (11):

 

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

10

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

Аналогично  рассчитывается нагрузка для РП2,РП3 и РП4. Все расчеты помещены в сводной ведомости электрических нагрузок механического цеха в таблице 3.

 

 

2.2 Расчет  и выбор компенсирующего устройства (КУ) реактивной мощности

 

2.2.1 Компенсирующие  устройство (КУ) реактивной мощности  — это элемент электрической сети предназначенный для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и др. устройства).

Для выбора устройства компенсации (компенсирующего устройства) необходимо знать:

-расчетную  реактивную мощность КУ;

-тип компенсирующего  устройства;

-напряжение  и частоту КУ.

Расчетная реактивная мощность КУ определяется из соотношения

    (12)

Где:

α- коэффициент, учитывающий повышение

cos естественным способом, принимается равным 0,9;

Компенсацию реактивной мощности (из опыта эксплуатации) обычно производят до получения значения cos к=0,92…0,95.

Значения  Рр и tg берем из результата расчета электрических нагрузок  в сводной ведомости нагрузок. Задавшись типом КУ, зная Qк.р. и напряжение, выбираем стандартную компенсирующую установку, близкую к расчетной мощности Qк.р. После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение tg _ф, и cos _ф:

      (13)

Принимаем  cos к=0,93, тогда  tgφк=0,4, тогда:

^{Выбираем  конденсаторную установку2*УК-0,38-110 УЗ, мощностью 110 кВАр каждая.}

По условию (13) проверяем фактическое значение коэффициента реактивной мощности tgφ_ф:

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

11

ВГПК.430103.К14.012 ПЗ

Полученное  значение tgφ_ф=0,39, что соответствует cosφ_ф=0,93, что удовлетворяет рекомендуемому значению cosφ_к после проведенной компенсации. Компенсирующая установка выбрана правильно. Полученные результаты заносим в сводную ведомость таблица №3.

2.3 Выбор линий  ЭСН

 

  2.3.1  Проводники выбираем по допустимому нагреву длительным расчетным током по условию:

                                                                                   (14)

Где:

- длительный расчетный ток  линии, (А);

- длительно-допустимый ток  проводника, (А).

Расчетный ток  для 3ф электроприемников определяем по формуле:

     (15)

Расчетный ток  для 1ф электроприемников определяем по формуле:

    (16)

Где:

Р_Н- номинальная мощность ЭП, кВт;

Uн- номинальное линейное напряжение питания ЭП, кВ;

Uнф- номинальное фазное напряжение питания ЭП, кВ;   

Расчета трехфазного  тока покажем на примере расчета  линии 1р (Электропечи сопротивления):

Выбираем провод АПВ-(4;1×25,0) c =80А.

_{Производим  проверку правильности выбора проводника по формуле (14):}

_А>71,8А

По допустимому  длительному нагреву следует, что  проводник выбран правильно. 

Расчета однофазного  тока покажем на примере расчета  линии 5р (сверлильный, заточный станок):

Выбираем  провод АПВ-(2;1×35,0) c =95А.

_{Производим  проверку правильности выбора проводника по формуле (14):}

_9А>30,7А

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

14

ВГПК.430103.К13.012 ПЗ

По допустимому  длительному нагреву следует, что  проводник выбран правильно.

_{Выбора  кабеля, питающего  РП покажем на примере  РП1:}

Выбираем кабель марки ВВГ-(4×150) с =305А.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

15

ВГПК.430103.К13.012 ПЗ

_{Производим  проверку правильности выбора проводника по условию (14):}

_305А>270А

_{Из  условия (14) следует, что проводник  выбран правильно.}

Выбор остальных  проводников производим аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 4 «Сводная ведомость электроприемников, линий электро-снабжения и аппаратов защиты Механического цеха».

 

2.3.2 С целью проверки правильности выбора кабелей и проводов, определяем потери напряжения в линиях. Потери напряжения должны удовлетворять условию:

ΔUдоп<±5%     (17)

Потери напряжения определяются по формуле:

   (18)

Где:

- потери напряжения; %,

- номинальное максимальное напряжение; кВ,

- удельное активное сопротивление;  Ом\км,

- удельное индуктивное сопротивление;  Ом\км,

L – длина  проводника; км

Рассчитываем  потери напряжения в линии 1р(Электропечи сопротивления):

 

_0,84≤5%

Выбранный по допустимому нагреву провод АПВ-(4;1х25) удовлетворяет условию (17).

Расчёт потерь в остальных линиях производится аналогично. Результаты приведены в  таблице 4.

 

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

Подпись

 

Дата

Лист

 

16

ВГПК.430103.К13.012 ПЗ

2.4 Расчет и выбор аппаратов  защиты.

 

2.4.1 Автоматические выключатели (АВ) служат для нечастых коммутаций и защиты электрических цепей от токов анормальных режимов. Они являются более совершенными аппаратами по сравнению с предохранителями, так как отключают три фазы одновременно защищаемой цепи, что особо важно для электродвигателей. АВ готовы к быстрому восстановлению электроснабжения после аварийных отключений, имеют более точные защитные характеристики. 

  Автоматические выключатели выбираются исходя из следующих условий:

Iн.а≥1,15

Ip     (19)

Где:

Iн.а – номинальный ток выключателя, А;

Ip – расчетный ток,А;

Iн.р.≥1,15

Iр     (20)

Условие выбора автоматического выключателя по срабатыванию магнитного расцепителя:

Iср.р.≥ Кт.о. Iпик    (21)

Где:

Iср.р.- ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

Iпик – пиковый ток, А;

  Кт.о. –кратность тока отсечки