Федеральное агентство по образованию

БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ –

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

 УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания по курсовому проектированию по предмету "Электроснабжение отрасли" для студентов специальности 140613 "Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и

электромеханического оборудования"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор Казакова Т.А.

Рецензент Баранов С.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Организация курсового проекта. 3

1.2. Состав проекта. Содержание проекта. 3

2. Расчетно-конструкторская часть элементов электроснабжения. 4

2.1. Схемы и конструктивное исполнение сетей 380 В с выбором электрооборудования. 4

2.2. Расчет электрических нагрузок. 5

2.3. Выбор защитной аппаратуры на напряжение до 1000 В. 6

2.4. Выбор проводников. 7

2.5. Расчет токов короткого замыкания. 8

2.6. Выбор числа и мощности трансформатора. 9

2.7. Определение расхода активной энергии электроосвещения. 10

2.8. Схемы цеховых ТП 6 (10) кВ. 10

2.9. Заземление электроустановок. 11

2.10. Спецификации. 12

3. Графические материалы проекта. 12

Список литературы. 14

 

 

 

 

1. Организация курсового проекта

 

1. Назначение проектирования.

 

 

 

    Курсовой проект является объединением и развитием контрольных работ, выполняемых до начала проектирования.

    Курсовой проект, по сравнению с дипломным, охватывает более узкий круг вопросов, предусматривает решение локальных задач электроснабжения.

    Необходимый объем исходных данных по теме проекта выдается руководителем курсового проекта. Работа над проектом производится по календарному графику.

1.2. Состав проекта. Содержание проекта.

 

    Курсовой проект состоит из пояснительной записки (ПЗ), выполняемой на 30 листах и графической части (2 листа чертежей и формата А1).

    Содержание курсового проекта должно содержать все вопросы и задания на курсовое проектирование.

    Пояснительная записка должна содержать поясняющий текст и соответствующие расчеты по следующим вопросам:

1. Введение.

2. Характеристика объекта с исходными данными на разработку проекта.

3. Схемы и конструктивное исполнение сети 380 В  с выбором электрооборудования.

4. Расчет электрических нагрузок при напряжении 380/220 В.

5. Расчет силовой питающей и распределительной сети при напряжении 380 В с выбором сечений проводов, кабелей, аппаратуры защиты.

6. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой ТП. Компенсация реактивной мощности.

7. Обоснование выбора схемы электроснабжения при электроснабжении 6 – 10 кВ и схемы ТП.

8. Указания по технике безопасности, пожарной безопасности, заземление.

9. Заключение.

    Исходные данные для выполнения курсового проекта определяется темой проекта и выполняются руководителями проекта.

    Исходными данными служат план задания с установленным технологическим, подъемно-транспортными и сантехническим оборудованием и его характеристикой: сведениями об источниках питания, характеристикой производственного процесса с указанием среды в помещениях. напряжение питания приемников, учет энергии, заземление.

2. Расчетно-конструкторская часть элементов электроснабжения.

2.1. Схемы и конструктивное исполнение сетей 380 В с выбором электрооборудования.

 

    Питание электроприемников до 1000 В может осуществляться по схемам радиальным, магистральным и смешанным. Схема цеховой силовой сети определяется категорией надежности электроснабжения, технологическим процессом производства, единичной установленной мощностью приемников, их размещением по площадям.

    Схема должна быть проста, безопасна, удобна в эксплуатации, экономична, обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.

    Радиальная схема применяется в цехах при неравномерном расположении электроприемников по площади цеха, при сосредоточенной нагрузке на отдельных участках цеха.  Питание выполняется от цеховой ТП через распределительные пункты РП. Электроприемники к РП подключаются независимо или цепочкой не более трех.

    Количество РП зависит от числа электроприемников и числа установленных в РП защитных аппаратов (предохранителей, автоматических выключателей).

    Типы РП выбираются по справочникам. Размещать РП следует в местах, удобных для обслуживания, не мешая технологическому процессу.

    Питающая и распределительная сеть выполняется проводом или кабелем, прокладываемым открыто по конструкциям, в лотках, коробах, трубах и в трубах скрыто под полом. Трассы линий прокладывают по кратчайшему расстоянию с учетом строительной части, установленного оборудования, требований промышленной эстетики, также по возможности исключаются линии обратного направления по отношению к питающим линиям.

    Магистральные схемы применяются при равномерном расположении приемников в цехе, выполняются шинопроводами или кабелями.

    Применение шинопроводов магистральных ШМА целесообразно при протекании больших токов нагрузки 1000 - 1500 А и более.  

    Распределительные шинопроводы ШРА, ШРМ подключают к РП кабелем или проводом, подключение приемников тоже может выполняться проводом в трубе, металлорукавах, лотках. Ряды небольших по мощности электроприемников выполняются по магистральным схемам с применением модульных проводок, выполненных  проводом в трубе, комплектуемых штепсельными разъемами, которые устанавливают через определенные промежутки (модуль).

    Электроприемники подключаемые через разъем, имеют защиту от перегрузок и коротких замыканий.

    В пояснительной записке выполняются чертежи схем, обосновывается выбор схемы, излагаются ее конструктивное исполнение, приводятся технические данные силовых щитов, шкафов, защитной аппаратуры, шинопроводов.

2.2. Расчет электрических нагрузок.

 

    Силовые нагрузки рассчитываются по узлам питания: питающая линия или шинопровод РП.

    В расчет не включают Электроприемники с кратковременным режимом (ТАЛИ, задвижки) и резервные технологические механизмы.

    Расчет электрических нагрузок ведется по техническому циркуляру ВНИПИ Тяжпромэлектропроект № 358-90 от 1 августа 1990 г.

 

Последовательность расчета.

 

    Электроприемники объединяют в технологические группы и для каждой группы находят по справочникам К_u, cos, tg.

 

    А) Средние мощности за наиболее загруженную смену рассчитывают:

Р_см = Р_yΣ * К_u

Q_см =Р_см * tqφ

где Р_см - средняя активная мощность, кВт, Q_см - реактивная, квар; К_u - коэффициент использования; Р_yΣ - суммарная установленная мощность, кВт, для группы приемников с продолжительным режимом.

    Для приемников с повторно-кратковременным режимом:

Р_у = Р_ном * , где ПВ - продолжительность включения в относительных единицах.

    Если продолжительность включения дана в процентах, пересчитываем ее в относительных единицах.

    Если для приемника задана S, кВа, то Р_у = S* cos.

 

    Б) Определяем коэффициент использования группы электроприемников:

К_игр =

 

    В) Определяем эффективное число электроприемников пэф, если  где n - число электроприемников в группе;

Р_номmax - наибольшая мощность единичного электроприемника, кВт, в группе;

пэф = 2

    Г) Определяем коэффициент максимума К_м по упорядоченным диаграмма [3, стр. 55].

Определяем максимальную нагрузку:

Р_м = К_м*

Q_м = 1,1 , если n<= 10 и Q_м = , если n>10.

S_м= .

    Расчетный ток определяется: I_м = , U_ном = 0,38 кВ.

    При подключении батареи конденсаторов на напряжение до 10000 В к РП ток и мощность рассчитывают заново:

S_м1 =

I_м1 =

2.3. Выбор защитной аппаратуры на напряжение до 1000 В.

 

    Защитные аппараты устанавливаются на каждой отходящей от РП линии.

    В пояснительной записке указывается назначение, устройство защитных и коммутационных аппаратов – магнитных пускателей, предохранителей, автоматических выключателей.

    Предохранители выбирают по напряжению, длительному току нагрузки и пиковому току.

U_пред  >= U_ном

I_вст >= I_расч

I_вст >= , где U_пред – номинальное напряжение предохранителя, В; I_вст – ток плавкой вставки, А; I_рас – расчетный ток линии, А; I_пик – пусковой ток для единичного двигателя, А; I_пик = I_м + I_{пуск наиб} – для группы приемников, А; α – коэффициент, α = 2,5 для легких пусков, α = 1,6 ÷ 2 для тяжелых пусков.

    Для сварочных аппаратов I_вст >= 1,2 I_пв * , где I_пв – кратковременный ток, А; ПВ – продолжительность включения в относительных единицах.

    Проверяется селективность защиты.

    Предохранители низшей ступени должны иметь ток плавкой вставки на 2 ступени должны иметь ток плавкой вставки на 2 ступени меньше.

    Автоматические выключатели выбирают:

U_авт >= U_ном

I_{ном авт} > I_расч

I_{уст электр}  >= (1,25 ÷ 1,5) I_пик

I_{уст тепл} >= 1,6 * I_расч

где I_{ном авт} – номинальный ток автомата, А; I_{уст электр}  -  ток установки электромагнитного расцепителя, А; I_{уст тепл} – ток уставки теплового расцепителя, А.

    Проверяется селективность защиты.

    Магнитные пускатели выбирают по справочным данным с учетом условий окружающей среды, учетом назначения, по номинальному напряжению, току

I_{тепл реле} >= 1,25 I_ном, где I_ном – номинальный ток электродвигателя, А.

2.4. Выбор проводников.

 

    Исходя из условий прокладки, характера среды помещений, схемы распределительных сетей выбирается марка кабеля, провода, шинопровода.

    Сечение провода, кабеля выбирается по допустимому току (по нагреву), проверяется по потере напряжения, по экономической плотности тока, на соответствие защитным аппаратам.

    Длительный ток нагрузки I_расч единичного проводника не должен превышать длительно допустимый ток I_д, зависящий от материала проводника, изоляции, способов прокладки и сечения.

    Сечение выбирают по допустимому току, исходя из условия I_д >= I_расч при температуре воздуха не выше +25⁰С и земли – не выше +15⁰С.

    По допустимому току выбираются все распределительные и питающие линии.

    Питающие сети проверяются по потере напряжения. Если потеря напряжения превышает 6-7% [1], то сечения, выбранные по нагреву увеличивают.

    Потеря напряжения:

ΔU% =  - для трехфазной цепи, где U_н – номинальное напряжение, В; Р – мощность, кВт; l – длина линии, км; r₀, x₀ – активное и реактивное сопротивление линии, Ом/км; tgφ – соответствует коэффициенту мощности установки, cosφ.

    Для цепи до 1000 В реактивным сопротивлением можно пренебречь: х₀ = 0.

    По экономической плотности тока проверяются питающие линии при числе часов использования максимума нагрузки Т_max >= 5000 час/год (при трехсменной работе) F_эк = , где F_эк – сечение, выбираемое по экономической плотности тока, I_расч  - расчетный ток группы электроприемников, А; γ_эк - экономическая плотность тока. Таблица [3].

    Проверка на соответствие защитным аппаратам производится по условию I_д  >= K_з * I_з, где I_д - допустимый ток кабеля, выбранного из предыдущих условий, А;  K_з - коэффициент защиты;  I_з - ток защитного аппарата – предохранителя или автоматического выключателя.

    Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать:

1. Силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто положенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией.

2. Силовые сети, в которых могут возникать длительные технологические перегрузки.

3. Сети взрывоопасных помещений и взрывоопасных наружных установок.

    Значения К_з  стр. [3].

    Результаты расчета рекомендуется представлять в сводных таблицах для каждого РП.

2.5. Расчет токов короткого замыкания.

 

    При расчете токов короткое замыкание в сети 0,38 кВ сопротивлением электроустановок до шин 10 кВ пренебрегают.

    на схеме для вычисления токов короткое замыкание мощная система представлена источников G, сопротивление системы принимается равным 0, элс - равной напряжению U_ф = 230 В.

    Схема представлена на рис. 1.   

    На рис. 2 представлена схема замещения.

 

 

Рис.1

 

Рис. 2

    Расчетные сопротивления трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Номинальная мощность трансформатора, кВА	Расчетное сопротивление 1/3Zт (1)
25	1040
40	650
63	411
100	260
160	162
250	104
400	65
630	43
1000	27

 

    Для проверки чувствительности защит сетей напряжением 0,38 кВ (предохранителей, автоматических выключателей) требуется вычислить значение минимального тока короткого замыкания. Таким током является однофазное короткое замыкание на корпус (нулевой провод). Расчетную точку выбирают в конце защищаемой зоны. Допускается рассчитывать этот ток, кА, по упрощенной формуле: I_к⁽¹⁾ = U_ф/(1/3Z_m⁽¹⁾ + Z_n), где U_ф = 230 В; Z_m⁽¹⁾ - сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании, мОм; Z_n - сопротивление петли фазный-нулевой провод, мОм.

    Сопротивление линии, выполненной проводами или кабелями с неизменным сечением по длине, Z_n = Z_0.n * l, где Z_0.n - полное погонное сопротивление петли фазный-нулевой провод четырех проводной линии, l = 100 м - расстояние от шин 0,4 кВ потребительской подстанции до рассматриваемой точки короткого замыкания, м.

 

2.6. Выбор числа и мощности трансформатора.

 

    В цехах при наличии потребителей 1 категории надежности или ответственных потребителей 2 категории надежности при 2-х или 3-х сменной работе устанавливаются трансформаторные подстанции.

    Если в цехе не более 20% нагрузки 1 категории надежности при наличии перемычек резервирующих подстанции, могут применяться одно-трансформаторные подстанции с устройством системы АВР на перемычках.

    Для электроприемников только 2 и 3 категории надежности при наличии складского резерва на ТП может устанавливаться 1 трансформатор.

    Мощность трансформатора выбирается исходя из наибольшей активной нагрузки:

S_mp  = , где S_mp - мощность трансформатора, кВА; Р_м - расчетная активная нагрузка цеха, кВт; β_m - коэффициент загрузки трансформатора, принимается для 2 категории 0,7 - 0,8, для 3 - 0,9 - 0,95; N - число трансформаторов.

    По выбранному количеству трансформаторов определяет наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В:

Q_вн = .

    Суммарная мощность батареи конденсаторов по первому этапу расчета:

Q_нн(1) = Q_м - Q_вн.

    Дополнительная суммарная мощность батареи конденсаторов для данной группы трансформаторов определяется по формуле:

 Q_нн(2) = Q_м -  Q_нн(1) - γ*N*Sm_p,  где γ - расчетный коэффициент, определяемый в зависимости от К1, К2 и схемы питания цеховой подстанции. К1 принимается по табл. 8.1, γ - по табл. 8.3 [7].

2.7. Определение расхода активной энергии электроосвещения.

 

    В зависимости от цели расчета расход активной энергии наиболее чисто определяется за год, месяц или за смену.

    При наличии норм удельного расхода электроэнергии Э_уд на единицу продукции М в натуральном выражении по цехам и предприятию в целом годовой расход электроэнергии может быть определен из выражения:

Э_г = Э_уд * М.

    При отсутствии данных об удельных расходах годовой расход активной электроэнергии для отдельных цехов и предприятий в целом находится из соотношений:

Э_г = Р_сг  * Т_г = К_и.г. *  Р_ном *  Т_г = К_э.г. * Р_см * Т_г, где Р_сг, Р_см – среднегодовая и среднесменная активная нагрузка; К_и.г., К_э.г. – коэффициенты использования и энергоиспользования за год; К_и.г. = К_э.г. * К_и, К_и – коэффициенты использования за смену; Т_г – годовая продолжительность работы силовых приемников.

    Для ориентировочных расчетов:

Э_г = Р_max * T_max, где Р_max – получасовой максимум активной нагрузки; T_max – число часов использования максимальной нагрузки.

    Годовой расход электроэнергии для освещения: T_{max 0}

Э_г.о. = Р_{max 0} * T_{max 0}, где Р_{max 0} = Р_он – активная осветительная нагрузка; T_{max 0} – годовое число часов использования максимума осветительной нагрузки, значение которого зависит от сменности предприятия и географической широты его расположения и находятся в следующих предприятиях.

    Внутренне освещение для географических широт от 40⁰ до 60⁰, ч:

При односменной работе	150-450
При двусменной работе	1750-2300
При трехсменной работе	3800-5000

 

    Наружное освещение для всех широт, ч, включаемое:

На всю ночь	3000-3600
До 24 часов	1750-2100

 

    При расчете внутреннего освещения принимать удельную мощность осветительной нагрузки:

Р_уд = 15 ; Р_он = Р_уд * S.

    Наружное освещение – до 24 при одной двухсменной работе предприятия, при трехсменной – на всю ночь. Мощность осветительной нагрузки принять Р_{нар он} = 1000 В, где S – площадь цеха, м².

2.8. Схемы цеховых ТП 6 (10) кВ.

 

    Схема цеховой ТП определяется схемой электроснабжения предприятия, должна обеспечивать заданную надежность электроснабжения, быть экономичной, обладать определенной гибкостью, т.е. позволять без существенных переделок обеспечивать питание электроприемников, при изменении их мощности и количества.

    Цеховые ТП 6 (10) кВ как правило выполняются без сборных шин первичного напряжения как при радиальном, так и при магистральном питании.

    Цеховые ТП 6 (10) кВ должны быть максимально просты: с глухим присоединением трансформатора либо установкой на вводе трансформаторного выключателя нагрузки или разъединителя с предохранителем.

    Установка коммутационного аппарата требуется: при магистральном питании цеховой ТП, при удалении от питающего пункта на 2-3 км, при питании от воздушной линии, при питании от сторонней организации и при необходимости выполнения релейной защиты.

    РУВН применяются с 1 системой шин, секционированные или не секционированные.

    В пояснительной записке приводятся возможные схемы и мотивируется выбор схем.

2.9. Заземление электроустановок.

 

    В пояснительной записке обосновывается необходимость выполнения сети заземления, ее назначение, а также конструктивное исполнение внутреннего контура и наружного заземлителя.

    В качестве естественного заземлителя могут быть использованы кабели со свинцовой оболочкой, проложенные в земле, трубопроводы (кроме трубопроводов с горючими и взрывоопасными веществами) и элементы строительных конструкций. Если сопротивление естественных заземлителей больше нормируемого, выполняется искусственный заземлитель. Сопротивление заземляющего устройства в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика электроустановок	Сопротивление заземляющего устройства, Ом, не более
Напряжение выше 1000 В: ·        с глухим заземлением нейтрали ·        с изолированной нейтралью. Напряжение до 1000 В: ·        с изолированной нейтралью ·        с глухим заземлением нейтрали (660, 380, 220 В)	250/Iз, но не более 10 Ом   250/Iз, но не более 4 Ом 250/Iз, но не более 8, 4, 2 Ом соответственно

 

    Если в установках до 1000 В с глухим заземлением нейтрали невозможно использовать наружный заземлитель, необходимо предусмотреть защитное заземление. При его выполнении следует проверить надежность действия защитных аппаратов от тока однофазного короткого замыкания I_к⁽¹⁾.

    Автоматические выключатели и предохранители проверятся на надежность срабатывания: К <= , где  I_к⁽¹⁾ – ток однофазного короткого замыкания, А; I_нэ – ток плавкой вставки или установки автомата.

    К приведено в таблице 3.

 

Таблица 3

Вид защитного аппарата	Кратность К
	В нормальной среде	Во взрывоопасной среде
·        Предохранители ·        Автоматические выключатели с обратнозависимой характеристикой ·         Автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем	3       3     1,4 при Iном <= 100 А 1,25 при Iном >= 100 А	4       6     1,4 1,25

2.10. Спецификации.

 

    Спецификации должны содержать полную характеристику электрооборудования, водниковых материалов, материалов для монтажа для составления смет на строительно-монтажные работы.

    Спецификации составляются в табличной форме и содержат следующие разделы:

·        Электрооборудование.

·        Комплектные устройства и электроустройства.

·        Кабели, провода, шины.

·        Основные материалы.

 

    В раздел 1 входят: электрооборудование, аппаратура управления, защиты, не поставляемые комплектно с технологическим оборудованием.

    В раздел 2 входят: комплектные устройства заводского изготовления (КТП, КСО, К панели щитов 380/220 В, силовые шкафы, ящики с рубильниками и пускателями, шинопроводы, троллейные линии).

    В раздел 3 входят: кабели, провода, шины РУ 6 (10) кВ.

    В раздел 4 входят: сталь профильная, трубы, конструкции для прокладки проводов и кабелей, изоляционные изделия.

3. Графические материалы проекта.

 

    В курсовом проекте графическая часть должна быть представлена двумя чертежами:

1. План цеха с размещенным технологическим оборудованием и силовой сетью.

2. Расчетная схема силовой сети.

 

    Чертежи выполняют на листах чертежной бумаги формата А1. размеры сторон листа 4 х 841. чертеж должен быть наглядным и занимать весь лист. Следует применять масштабы по ГОСТ 2.302-68. масштабы уменьшения 1:40, 1:50, 1:75, 1:100, 1:200. Текст надписей выполняют шрифтом № 5 или № 7 по ГОСТ 2.304-81.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.     Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Электроатомиздат. 1986.

2.     Н.П. Постников, Г.В. Петруненко. Монтаж электрооборудования промышленных предприятий, П.: Стройиздат, 1991.

3.     Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М.: Высшая школа, 1990.

4.     Васильев Л.И. Курсовое т дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат. 1990.

5.     Каганов И.Л. Курсовое т дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат. 1990.

6.     Пособие по курсовому и дипломному проектированию под ред. Блок В.М. – М.: Высшая школа, 1990.

7.     Постников Н.П., Рубашов Г.М. Электроснабжение промышленных предприятий. – Л.: Стройиздат, 1989.

8.     Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

9.     Цигельман Н.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. – М.: Высшая школа, 1970.

 

Скачано с www.znanio.ru