Разработка системы электроснабжения сварочного участка цеха
Не одно промышленное предприятие в мире в
настоящее время не обходится без потребления электрической энергии. Системы
электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми
разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших
многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен
километров.
Поэтому очень остро для систем электроснабжения
промышленных предприятий стоят вопросы оптимизации потерь мощности и
электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии.
Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем
электроснабжения.
В настоящее время при разработке систем
электроснабжения промышленных предприятий стараются максимально приблизить
источники высокого напряжения 35-220 кВ и электроустановкам потребителей с ПГВ,
размещаемые рядом с энергоемкими производственными корпусами; резервирование
питания для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС и в
самих элементах.
Целью данной работы является создание
оптимальной схемы низковольтного электроснабжения сварочного участка цеха.
Для достижения поставленной цели необходимо
решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать
оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать
электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие
устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.
Исходными данными на проект служат:
1. План расположения оборудования цеха.
2. Мощности электроприемников цеха.
1. Расчет силовой нагрузки
Расчет силовой нагрузки производится в два
этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная нагрузка цеха для выбора
трансформаторов цеховой КТП. На втором этапе определяются нагрузки по группам
подключения электроприемников, перечень которых дан в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Перечень электроприемников
Мощности кранов с повторно- кратковременным
режимом работы необходимо привести к длительному режиму по формуле:
, (1.1)
Здесь Pном
—
Приведенная к длительному режиму мощность;
Sn
— паспортная мощность;
ПВ — продолжительность включения, о.е.
Расчет суммарной цеховой нагрузки выполнен в
таблице 1.2 в следующем порядке.
Средние активные Pcpi
и реактивные мощности Qcpi
каждой
группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам:
Где Pномi
—
номинальная мощность одного электроприемника в i-ой
группе, кВт.
Средневзвешенные коэффициенты Киср и tgφcp
по цеху в целом определялись по формулам:
Здесь Pном
∑ — суммарная номинальная мощность
электроприемников всех электроприемников цеха, кВт.
Эффективное число электроприемников находится по
формуле:
, (1,6)
Где Рном max
— наибольшая номинальная мощность одного электроприемника цеха.
Расчетная активная и реактивная нагрузка цеха в
целом:
Таблица 1.2. Расчет электрических нагрузок для
трансформаторов КТП
2. Расчет осветительной нагрузки
Кроме силовой нагрузки в цехе имеется
осветительная нагрузка, расчетная величина которой определяется по формуле
(2.1)
Pр.о.=
Руст ∙ Кс ∙ КПРА, (2,1)
Где: Руст — Установочная мощность
ламп;
Кс — коэффициент спроса;
КПРА — Коэффициент, учитывающий
потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.
Для определения установочной мощности ламп
необходимо найти их количество, которое зависит от размещения светильников в
цехе.
Нижегородское
высшее военно-инженерное
командное училище
Кафедра
электрификации и автоматизации
по дисциплине
«Электропитающие сети
и электроснабжение
»
Тема:
«Электроснабжение
сварочного участка
цеха»
Вариант
№ хх
Учебная
группа хххх
1.
Характеристика производства
и потребителей электроэнергии 4
2.
Расчет электрических
нагрузок цеха 5
3.
Выбор числа и мощности
питающих трансформаторов 10
4.
Расчет и выбор компенсирующих
устройств. 10
5.
Определение центра
нагрузок цеха 12
6.
Расчет линий электроснабжения 13
7.
Расчет токов короткого
замыкания 43
8.
Расчет и выбор аппаратов
защиты 48
10.
Смета стоимости оборудования
для электроснабжения
цеха 55
Повышение
уровня электрификации производства и
эффективности использования энергии
основано на дальнейшем развитии энергетической
базы, непрерывном увеличении электрической
энергии.
В
настоящее время при наличии
мощных электрических станций, объединённых
в электрические системы, имеющих
высокую надёжность электроснабжения,
на многих промышленных предприятиях
продолжается сооружение электростанций.
Необходимость их сооружения обуславливается
большой удалённостью от энергетических
систем, потребностью в тепловой энергии
для производственных нужд и отопления,
необходимостью резервного питания ответственных
потребителей.
В
настоящее время разработаны
метода расчётов и проектирования цеховых
сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов,
методика определения цеховых нагрузок
и т. д. В связи с этим большое
значение приобретают вопросы подготовки
высококвалифицированных кадров, способных
успешно решать вопросы проектирования
электроснабжения и практических задач.
Сварочный
участок предназначен для подготовительных
работ с изделиями. Он является частью
крупного механического цеха завода тяжелого
машиностроения.
На
сварочном участке предусмотрены
работы различного назначения: ручая
электродуговая сварка и наплавка,
полуавтоматическая и автоматическая
импульсная наплавка под слоем флюса.
Он
оборудован электроустановками: термическими
сварочными, вентиляционными, а также
металлообрабатывающими станками.
Участок
имеет механическое, термическое
отделение, сварочные посты, отделение
импульсной наплавки, где размещено
основное оборудование.
Электроприемники,
обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция
и кондиционирование) относятся
к 2 категории надежности электроснабжения,
а остальные – к 3. Количество
рабочих смен – 2.
Таблица
1 – Перечень электрооборудования сварочного
участка цеха.
Расчет
производится методом упорядоченных
диаграмм. Этот метод сводится к расчету
максимальных расчетных нагрузок электроприемников.
РЭП
– активная мощность
электроприемника.
, где Рр – средняя активная
мощность;
tg
φ – коэффициент реактивной
мощности.
, где Рр – средняя
активная мощность;
Qр
– средняя реактивная
мощность.
, где Si – полная мощность
i-го электроприемника;
m
– масштаб нагрузки.
Результаты
расчетов сводятся в
таблицу 2:
Таблица
2 – Сводная ведомость
нагрузок
В
цеху находятся электроприемники
второй категории которые
обеспечивающие жизнедеятельность(вентиляция
и кондиционирование)
поэтому на трансформаторной
подстанции будут установлены
два трансформатора.
, где SЦ – полная
мощность цеха.
C
учетом расчетов выбираем 2 трансформатора
ТМ – 400-10/0,4 – трансформаторы силовые
масляные.
Расчетную
реактивную мощность
компенсирующих устройств
можно определить
из соотношения:
,
где QK. P. – расчетная
мощность компенсирующего
устройства, кВАР;
α
– коэффициент, учитывающий
повышение cosφ естественным
способом, принимается
α=0,9;
— коэффициенты реактивной мощности
до и после компенсации соответственно.
Компенсацию
мощности производим до cosφ=0.92.
Компенсирующие
устройства буду установлены
в точках I, II, III и
IV.
Расчетная
мощность компенсирующего
устройства в точке
I равна:
Расчетная
мощность компенсирующего
устройства в точке
II равна:
Расчетная
мощность компенсирующего
устройства в точке
III равна:
Расчетная
мощность компенсирующего
устройства в точке
II равна:
Типы
компенсирующих устройств
занесены в таблицу 3:
Таблица
3 – Типы компенсирующих
устройств
Определим условные
координаты центра нагрузок цеха:
Расчет
линий электропередач
производим методом
проводникового материала.
Всю схему электроснабжения
цеха разделим на два
участка и составим
для каждого участка
схемы замещения. Рассчитаем
первую схему. Составим
1 схему замещения:
Определим
значения моментов на
участках схемы, результаты
сведены в таблицу 4.
Таблица
4 – Расчетная
таблица моментов
нагрузки для первой
схемы.
Вычисляем
приведенные моменты нагрузок на
участках, где сеть разветвляется, а
именно: участки п-о, б-о, б-ж, д-б, а-б.
Ближайшее большее
стандартное сечение провода
Расчетный ток на
участке а-б:
Вывод:
так как
, то берем
сечение
которое удовлетворяет
требованиям по условиям нагрева провода
в нормальном режиме при прокладке открыто
Определяем фактическую
потерю напряжения на участке I-a:
Допустимые
потери напряжения на
ответвлениях от точки
б составят:
Расчетный ток на
участке д-б:
Определяем фактическую
потерю напряжения на участке б-д:
Допустимые
потери напряжения на
ответвлениях от точки
д составят:
Расчетный ток на
участке в-д:
Вывод:
так как
, то выбранное
сечение удовлетворяет требованиям по
условиям нагрева провода в нормальном
режиме.
Расчетный ток на
участке г-д:
Расчетное
сечение провода
для участка е-д:
Расчетный ток на
участке е-д:
Расчетный ток на
участке б-ж:
Определяем фактическую
потерю напряжения на участке б-ж:
Допустимые
потери напряжения на
ответвлениях от точки
ж составят:
Расчетный ток на
участке з-ж:
1.2.Классификация помещений по
взрыва-, пожара-, электробезопасности
4.Оргонизационные
и технические
мероприятия безопасного
проведения работ
с электроустановками
до 1 кВ
Электроснабжение,
в общем понимании, это процесс производства,
преобразования и распределения электрической
энергии среди электроприемников электрифицированной
жизнедеятельности человека. В настоящее
время, когда электрическая энергия проникла
во все сферы жизнедеятельности человека
и появилась потребность в огромных её
количествах, в большинстве случаев производство
осуществляется централизовано электроэнергетической
системой, которая, по сути, обеспечивает
потенциальную возможность получения
потребителем электроэнергии. В данной
ситуации задачей электроснабжения является
передача, преобразование и распределение
электроэнергии, которая реализуется
так называемой системой электроснабжении.
Указанная
сфера жизнедеятельности человека
– производство электроэнергии на
промышленной основе (в электроэнергетических
системах) и доведение её до электроприемников
системами электроснабжения, является
электроэнергетикой, объединяющей различную
собственность технических средств. Системы
электроснабжения промышленных потребителей
зачастую являются собственностью самих
потребителей. В этом случае можно сформировать
понятие некоторой типовой структуры
системы электроснабжения, имеющей наибольшее
распространение в жизни.
В
решении вопросов электроснабжения
естественно необходимо учитывать
особенности потребителя, как совокупности
электроприемников: надежность его электроснабжения,
территориальное расположение и плотность
электрических нагрузок, технологические
взаимосвязи между электроприемниками.
При этом важное значение играет оценка
расчетных электрических нагрузок, которые
определяют мощности элементов системы
электроснабжения.
Исходные
данные на курсовой проект приведены
в табл.1
Электроприемники
по надежности и бесперебойности электроснабжения
относятся ко II категории.
Электоприемники
II категории — это электроприемники перерыв
электроснабжения которых приводит к
массовому недостатку продукции, массовым
простоям рабочих, механизмов и промышленного
транспорта, нарушениям нормальной деятельности
значительного количества городских и
сельских жителей. Электоприемники II категории
в нормальных условиях должны обеспечиваться
электроэнергией от двух независимых
взаиморезервирующих источников питания.
Для приемников II категории при нарушении
электроснабжения от одного из источников
питания допустимы перерывы электроснабжения
на время необходимое для включения резервного
питания, действиями дежурного персонала
или выездной оперативной бригады
Характеристика
объекта ЭСН, электрических
нагрузок и его
технологического процесса
Т.к.
электроприёмники относятся ко II категории,
то электроснабжение будет осуществляться
от двухтрансформаторной подстанции.
Подстанция является комплектной внутренней,
в нормальном режиме трансформаторы работают
раздельно.
В ремонтной
мастерской питание электроприёмников
(ЭП) будет осуществляться от распределительного
пункта (РП), питание которого осуществляется
при помощи кабеля от трансформаторной
подстанции (ТП).
Электроприёмники
(ЭП) станочного и вентиляционного отделений
будут питаться от двух шинопроводов (ШМА1
и ШМА2), питание которых осуществляется
при помощи кабеля от трансформаторной
подстанции (ТП).
Режим нейтрале
электрической сети я выбрал TN-C-S.
T- нейтраль заземлена,
N-проводящие Эл.
ток части приёмника в нормальных условиях
не находятся под напряжением .
В системе TN-C-S
питающая линия имеет совмещённый проводник,
а приёмники присоединены PE и N проводников.
При расчете силовых
нагрузок большое значение имеет правильное
определение электрической нагрузки во
всех элементах силовой сети. Завышение
нагрузки может привести к перерасходу
проводникового материала, удорожанию
строительства
занижение
нагрузки к уменьшению пропускной способности
электрической сети и невозможности обеспечения
нормальной работы силовых электрических
приемников
Расчет
нагрузок основывается на опытных
данных и обобщениях, выполненных
с применением методов математической
статистики и теории вероятности.
Расчет
начинают с определения номинальной
мощности каждого электроприемника
независимо от его технологического процесса.
Средней мощности – мощности, затраченной
в течение наиболее загруженной смены
и максимальной расчетной мощности участка,
цеха, завода или объекта.
Для определения
электрических нагрузок составляется
сводная ведомость установленной
расчетной и суммарной расчетной мощности
установок по цеху или предприятию с заполнением
всех необходимых расчетных данных
Силовые
нагрузки считаем методом коэффициента
максимума с применением для каждой группы
электроприемников соответствующих расчетных
коэффициентов.
Распределение
нагрузки по секциям
:
Формулы
для расчёта нагрузок
ШМА1, ШМА2 и РП:
;
;
;
;
;
;
;
Расчёт электроснабжения и выбор электрооборудования сварочного участка цеха.
1 Характеристика сварочного участка цеха
Сварочный участок (СУ) предназначен для подготовительных работ с изделиями. Он являются частью крупного механического цеха завода тяжелого машиностроения.
На сварочном участке предусмотрены работы различного назначения ручная электродуговая сварка и наплавка, полуавтоматическая и автоматическая импульсная наплавка под слоем флюса и т.п.
Он оборудован электроустановками (ЭУ): термическими, сварочными, вентиляционными, а так же металлообрабатывающими станками.
Транспортные операции осуществляются с помощью кран-балки, электротали, наземных электротележек, ленточных конвейеров.
Участок имеет механическое, термическое отделение, сварочные посты, отделение импульсной наплавки, где размещению основные оборудования.
Электроснабжения (ЭСН) обеспечивается от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ, расположенной на расстоянии 50 м от здания участка. В перспективе от этой же ТП предусматривается ЭСН станочного участка с дополнительной нагрузкой (P=800кВт;cosφ = 0,85; Кн = 0,6)
Электроприемники, обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция и кондиционирование) относятся к 2 категории надежности ЭСН, а остальные – к 3. Количество рабочих смен – 2.
Грунт в районе цеха – песок при tº+12ºC. Каркас здания сооружен из блоков – секций длиной 8, 6 и 4 м каждый.
Размеры цеха AxBxH = 48х30х8 м
Все помещения, кроме механического отделения, двухэтажные высотой 3,6м
Перечень ЭО цеха сварочного участка дан в таблице 3.16
Мощность электропотребления (Pэп) указана для одного электроприемника .
Разработка проекта электроснабжения сварочного участка цеха
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области «Богдановичский политехникум»
Курсовое проектирование по МДК 01.04 Электроснабжение отрасли
На тему: «Электроснабжения сварочного участка цеха»
Богданович 2022
Исходные данные:
1 План расположения электрооборудования сварочного участка цеха
2 Установленные мощности потребителей электроэнергии
Содержание расчетно-пояснительной записки:
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Краткая характеристика производства и потребителей электроэнергии
1.2 План расположения электрооборудования сварочного участка цеха
1.3 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности
2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет электрических нагрузок, компенсирующих устройств и выбор трансформаторов
2.1.1 Выбор схемы электроснабжения сварочного участка цеха
2.1.2 Расчет электрических нагрузок и составление сводной ведомости нагрузок
2.1.3 Компенсация реактивной мощности
2.1.4 Выбор числа и мощности трансформаторов
2.2 Расчет и выбор элементов электроснабжения
2.2.1 Расчет и выбор аппаратов защиты
2.2.2 Расчет и выбор линий электроснабжения
2.3 Расчет токов короткого замыкания
2.3.1 Выбор характерной линии электроснабжения
2.3.2 Выбор точек и расчет токов короткого замыкания
2.4 Проверка элементов по токам КЗ
2.5 Определение потерь напряжения в линии
3 МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
3.1 Составление ведомости монтируемого оборудования и электромонтажных работ
3.2 Технология монтажа электрооборудования
3.3 Меры безопасности при монтаже электрооборудования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сварочные преобразователи 2 16,0
Сварочный полуавтомат 1 25,0
Вентиляционные установки 5 8,5
Сварочные выпрямители 3 7,2
Токарные станки импульсной наплавки 2 12,3
Сварочные агрегаты 4 10,4
Кондиционеры 4 24,0
Электропечи сопротивления 3 55,0
Слиткообдирочные станки 6 5,5
Сверлильные станки 5 2,5
Кран-балка 1 15,0
Конвейеры ленточные 2 5,0
Обдирно-шлифовальные станки 4 3,0
Сварочный стенд 1 9,8
Сварочные трансформаторы 2 22,0 кВ·А
Электроталь 1 4,0
Состав: ПЗ, Спецификация, Электрическая схема расположения ЭО, Принципиальная однолинейная схема ЭСН
Софт: КОМПАС-3D 19.0.11
01Титульный и содержание.docx
02КП 13.02.11.16.03.00.22 ПЗ.docx
План расположения ЭО ТП 13.02.11.16.03.00.22.cdw
Пояснительная Зап ТП 13.02.11.16.03.00.22.cdw
Спецификация ТП 13.02.11.16.03.00.22.cdw
Схема ЭСН ТП 13.02.11.16.03.00.22.cdw
ЭСН и ЭО участка кузнечно-прессового цеха
Донской Государственный Технический Университет
Курсовая работа по дисциплине «Электрооборудование промышленных и гражданских зданий»
на тему «ЭСН и ЭО участка кузнечно-прессового цеха»
Ростов-на-Дону 2017
В данной курсовой работе разработана пояснительная записка с расчетами и чертежи. В пояснительной записке рассчитаны нагрузки электропотребителей цеха, произведен выбор трансформаторной подстанции, выбор схемы электроснабжения, расчет нагрузок по группа. Также произведен расчет электроосвещения, а именно расчет освещенности, выбор светильников, расчет нагрузок осветительной сети по группам. Графическая часть содержит план электроснабжения, план электроосвещения, однолинейные схемы щитков освещения.
Состав: Пояснительная записка, схема электроснабжения, схема электроосвещения, схемы освещения однолинейные
Софт: AutoCAD Electrical 2010
Электрическое освещение цеха-30-06-2017.dwg
Схема эл.снабжения цеха-30-06-2017.dwg
Однолин.схемы щитов освещения30-06-2017.dwg
