Реконструкция системы электроснабжения деревообрабатывающего участка цех № 56 УЗТМ г.Екатеринбург

Содержание
Исходные данные
Введение
Обоснование темы дипломного проекта
1 Описание объекта реконструкции
1.1 Краткое описание технологии производства
1.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения
1.2.1 Внешнее электроснабжение
1.2.2 Внутризаводское электроснабжение
2 Выбор автономного источника питания
3.1 Расчет мощности и выбор ламп
3.1.1 Выбор системы и видов освещения
3.1.2 Выбор источников света для системы общего равномерного освещения
3.1.3 Выбор освещенности и коэффициента запаса
3.1.4 Выбор типа светильников, их высоты подвеса и размещения
3.1.5 Светотехнический расчёт системы общего равномерного освещения
3.1.6 Составление схемы питания и выбор осветительных щитков
3.1.7 Выбор типа щитков освещения, марки проводов и кабелей и способа их прокладки
3.1.8 Расчет осветительной сети проектируемого цеха. Выбор защитных аппаратов и сечений проводников
3.2 Разработка схемы питания электроприемников
проектируемого цеха
3.3 Расчет электрических нагрузок цеха(участка)
3.4 Расчет мощности компенсирующего устройства реактивной мощности
3.5 Выбор типа и мощности трансформаторов КТП. (Выбор типа ВРУ)
3.6 Расчет параметров и выбор аппаратов распределительной сети
3.7 Расчет параметров и выбор проводов и кабелей распределительной сети
3.8 Расчет питающей сети и выбор электрооборудования КТП
3.9. Расчет сечения жил и выбор питающего кабеля КТП (ВРУ)
3.10 Расчет заземляющего устройства
3.11 Грозозащита здания цеха(участка)
4 Организация монтажа, эксплуатация и ремонт электрического ооборудования
4.1 Организация монтажа электрооборудования системы электроснабжения
4.2 Организация эксплуатации электрооборудования цеха (участка)
4.3.Организация ремонта электрооборудования системы электроснабжения.
5 Технико-экономическое обоснование внедряемого оборудования
5.1 Система планово-предупредительного ремонта электрооборудования и составление графика ППР
5.2 Определение численности работников электротехнической службы
5.3 Расчет фонда заработной платы работников электротехнической службы
5.4 Расчет платы энергосистеме за потребленную электроэнергию
5.5 Составление сметы затрат на электрооборудование, материалы и монтаж
5.6 Технико-экономические показатели проекта
6 Охрана труда и электробезопасность
6.1 Организация работы по охране труда на предприятии и на рабочем месте
6.2 Мероприятия по технике безопасности при монтаже электрооборудования цеха (участка)
6.3 Проектирование заземляющего устройства
6.4 Организационные и технические мероприятия при эксплуатации электрооборудования
6.5 Противопожарная безопасность
7 Охрана окружающей среды и энергосбережение
7.1 Мероприятия по охране окружающей среды
7.2 Мероприятия по рациональному использованию электрической энергии
8 Грозозащита подстанции 10/0.4 кВ
Заключение
Литература

Реконструкция системы электроснабжения деревообрабатывающего участка цех № 56 УЗТМ г.Екатеринбург

11,114
АВВГ-4х2,5
19
1,4
15,560
25
16
ВА51Г-25
С8
13
5
1,1
1
4
1
0,7
3,08
---
63,14
63,14
0,5
3,588
44
0,400
2,5
19
9,359
АВВГ-4х2,5
19
1,4
13,103
25
16
ВА51Г-25
С9
8
5
1,1
1
5
1
0,7
3,85
---
69,30
69,30
0,5
3,938
44
0,400
2,5
19
11,699
АВВГ-4х2,5
19
1,4
16,379
25
20
ВА51Г-25
С10
14
5
1,1
1
5
1
0,7
3,85
---
90,48
90,48
0,5
5,141
44
0,400
2,5
19
11,699
АВВГ-4х2,5
19
1,4
16,379
25
20
ВА51Г-25
ПЛС1-С2
5,5
 
---
1
---
---
---
0,73
1,9
4,01
16,84
0,9
0,228
44
1,678
2,5
19
1,232
АВВГ-4х2,5
19
1
1,232
25
6,3
ВА51Г-25
ПЛС3-С6
92
 
---
1
---
---
---
14,63
1,9
1345,96
1900,8028
0,9
305,9
44
0,141
10
42
24,698
АВВГ-4х10
42
1
24,698
25
25
ВА51Г-25
ПЛС6-С10
2
 
---
1
---
---
---
14,44
1,9
28,88
525,1708
0,9
1,641
44
7,275
2,5
19
24,374
АВВГ-4х2,5
19
1
24,374
25
25
ВА51Г-25
ПЛЩО
3
 
---
1
---
---
---
29,8
1
1731,05
3522,29
1
2,69
44
29,76
35
90
45,27
АВВГ-4х35
60
1
45,27
63
63
ВА51-29
3.2 Разработка схемы питания электроприемников
проектируемого цеха
Прежде чем приступить к разработке схемы питания электроприемников проектируемого цеха необходимо электроприемники проектируемого цеха объединить в группы .
Центральная ремонтная мастерская, представленная на листе №1 графической части, включает большое количество разнотипных электроприемников как по мощности так и по режиму работы. При построении схемы электроснабжения электроприемники объединяют в группы, учитывая особенности их расположения. Каждая группа может запитываться от шинопроводов, магистральных и распределительных, силовых шкафов и распределительных пунктов. В данной центральной ремонтной мастерской сформировано четыре группы, запитанных с помощью распределительных шкафов.
При построении цеховых электрических сетей применяются магистральные, радиальные и смешанные схемы. В цеховые сети закладывается большое количество проводникового материала и электрической аппаратуры, поэтому выбор конкретной схемы определяет не только надежность электроснабжения и качества работы электрооборудования, но и технико-экономические показатели всей системы электроснабжения. При построении схемы сети следует исходить из того, что надежность электроснабжения не должна уступать надежности работы технологического оборудования. Это означает, например, что нет смысла питать электродвигатель технологического агрегата по двум взаиморезервируемым линиям. Этот принцип одинаковой надежности питающей линии (со всеми аппаратами) и одного электроприемника технологического агрегата, питающегося от этой линии, является основным при построении схемы цеховой сети.
Выбор схемы питания электроприемников цеха зависит от следующих условий:
– территориального расположения потребителей относительно источника питания, а также относительно друг друга;
– величины установленной мощности отдельных электроприемников и цеха в целом;
– требований надежности электроснабжения.
Магистральные схемы широко применяются как для питания отдельных электроприемников одного технологического агрегата, так и для питания большого числа сравнительно мелких электроприемников, не связанных единым технологическим процессом. На многих промышленных предприятиях, особенно в цехах механической обработки металлов, применяются магистральные схемы питания электродвигателей станков, относительно равномерно распределенных по площади цеха.
К достоинствам магистральной схемы питания относятся:
– небольшое количество отходящих линий;
– уменьшение габаритов распределительных устройств;
– уменьшение расхода цветных металлов;
– монтаж токопроводов можно вести индустриальным методом.
К недостаткам магистральной схемы питания относятся:
– менее надежна и удобна в эксплуатации.
Радиальная схема применяется в тех случаях, когда в цехе предприятия стационарно установлены электроприемники большой единичной мощности или когда электроприемники малой единичной мощности распределены по цеху неравномерно и сосредоточены на отдельных участках.
К достоинствам радиальной схемы питания относятся:
– высокая надежность электроснабжения;
– удобства эксплуатации.
К недостаткам радиальной схемы питания относятся:
– большое число питающих линий;
– увеличение протяженности сети;
– увеличенное число коммутационных и защитных аппаратов, установленных на распределительном щите, что ведет к увеличению числа панелей и его габаритов.
В чистом виде обе схемы питания применяются довольно редко, и сеть выполняется смешанной с присоединением потребителей в зависимости от места их расположения, характера производства и условий окружающей среды.
Для питания электроприемников цеха применяем магистральную схему электроснабжения. Все группы электроприемников питаются от распределительных шкафов типа ПР-85-ИН1.
Электроприемники присоединяем пятью одножильными проводами марки АПВ соответствующего сечения, проложенных в пластмассовых трубах.
Питание силовых шкафов и распределительных шинопроводов осуществляется проложенными в лотках по колоннам строительных конструкций кабелями марки АВВГ от ВРУ по магистртальной схеме. От пунктов распределения все приемники запитываются по радиальной схеме.
3.3 Расчет электрических нагрузок цеха(участка)
Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий необходим для определения и выбора всех элементов системы электроснабжения:
линий электропередач,
трансформаторных подстанций,
питающих и распределительных сетей.
В настоящее время для расчета электрических нагрузок используют метод упорядоченных диаграмм. Он является основным при определении электрических нагрузок.
При расчете электрических нагрузок будем использовать этот метод и заносить результаты расчетов в таблицу 2.6.
Для примера возьмем распределительный шкаф ШР1.
В первую графу заносим наименование узла сети и номер электроприемника.
Во вторую графу записываем наименование электроприемника.
В третью графу записываем количество электроприемников в группе:
n = n1 + n2 + … + nn (3.15)
Определяем суммарное количество электроприемников распределительного устройства: n = n1 + n2 + … + nn
n = n1 + n2 + n3 + n4 = 1 + 1 + 1 + 1 +1+1+1+1= 8
В четвертую графу записываем значение мощности одного электроприемника.
В пятую графу записываем значение суммарной мощности всех электроприемников в группе:
ΣРн = Pн1+Рн2+Рн3+…+Рнn (3.16)
Определяем суммарную мощность электроприемников распределительного устройства: ΣРн = Pн1+Рн2+Рн3+…+Рнn
ΣРн = Pн1 + Рн2 + Рн3 + Рн4 = 11+11+3+5,5+15+18,5+3,48+1,5= 68,98 кВт.
В шестую графу записываем коэффициент использования по группам. Его значение определяем из таблицы 2.1. Коэффициент использования групповой рассчитывается:
(3.17)
Определяем значение группового коэффициента использования:
=
== 0,17
В седьмую графу записываем значение cosφ. Его значение определяем из таблицы 3.6.
В восьмую графу записываем значение tgφ. Его значение определяется:
(3.18)
Определяем значение tgφ:
=
В девятую графу записываем значение средней нагрузки за максимально
загруженную смену:
Рсм = КИгр * ΣРн (3.19)
Определяем значение Рсм. Значения КИгр и ΣРн берем из граф шесть и пять соответственно: Рсм = КИгр * ΣРн = 0,147* 68,98 = 11,73 кВт
В десятую графу заносим значение средней суммарной реактивной мощности электроприемников за наиболее загруженную смену:
(3.20)
Определяем значение Qсм. Значения КИгр, ΣРн и tgφ берем из граф шесть, пять и восемь соответственно.
Qсм = 0,17*68,98*1,52= 17,83 квар
В одиннадцатую графу записываем значение эффективного числа электроприемников. Эффективным числом электроприемников называется такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которая дает ту же величину расчетного максимума, что и группа электроприемников различных по мощности режимов работы. Это значение рассчитывается:
= (3.21)
В двенадцатую графу записываем значение коэффициента максимума. Это табличная величина и определяется она из табл. 1 [2], в зависимости от КИ и nэ.
В тринадцатую графу записываем значение расчетной активной максимальной нагрузки, которая зависит от коэффициента максимума и от активной мощности за максимально загруженную смену. Эти величины берем из двенадцатой и девятой графы соответственно.
Рр = Км * Рсм = 1,85*11,763 = 21,7 кВт (3.22)
В четырнадцатую графу записываем значение расчетной реактивной максимальной нагрузки, которая зависит от суммарной реактивной мощности электроприемников за наиболее загруженную смену. Если эффективное число электроприемников nэ ≤ 10, то Qр = 1,1 * Qсм. Если nэ > 10, то Qр = Qсм.
Qр = 1,1*Qсм = 1,1*17,83=19,6 квар, т.к. nэ > 10 (3.23)
В пятнадцатую графу записываем значение расчетной полной максимальной нагрузки, которая зависит от расчетной реактивной и расчетной активной мощностей электроприемников за наиболее загруженную смену.
кВА (3.24)
В шестнадцатую графу записываем значение расчетного тока, который зависит от расчетной полной максимальной нагрузки.
А (3.25)
Для остальных групп электроприемников расчеты производим аналогично.
3.4 Расчет мощности компенсирующего устройства реактивной мощности
Определяем необходимую мощность компенсирующего устройства Qк.у.
Значение мощностей определяем из табл. 2.6.
Pм = 71 кВт, Qм = 99 квар, Sм = 122 кВА
Определяем коэффициент мощности по формуле:
сosφ1 = Рм / Sм = 71 / 122 = 0,58,
чтобы поддерживать коэффициент мощности близким к сosφ2 = 1,0, т.е. увеличивать коэффициент мощности, необходимо уменьшить (скомпенсировать) реактивную мощность, для этого необходимо установить компенсирующее устройство реактивной мощности (статические конденсаторы), мощность которых определяется по формуле:
Qк.у = Рм (tgφ1 – tgφ2), (3.26)
где Рм – максимальная расчетная активная мощность цеха;
tgφ1 – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий расчетному коэффициенту мощности cosφ1 до компенсации;
tgφ2 – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий расчетному коэффициенту мощности cosφ2 до компенсации.
tgφ1 = ΣQp / ΣРР = 99 / 71 = 1,39 (3.27)
tgφ2 = 0,33
Qк.у = 71 (1,39 – 0,33) = 74,96 квар
Выбираем для компенсации реактивной мощности комплексную конденсаторную установку УК3-0,38-75 У3 мощностью Qк = 75 квар.
Q2 = Qм – Qк = 99-75 = 24 квар (3.28)
Построим треугольник мощностей до компенсации и после компенсации реактивной мощности и определим полную максимальную мощность Sм2 и фактический коэффициент мощности cosφ2 после компенсации:
Sм2 = √Рм2 + Q22 = √712 + 242 = 74,9 кВА (3.29)
сosφ2 = Рм / Sм2 = 71 / 74,9 = 0,98 (3.30)
3.5 Выбор типа и мощности трансформаторов КТП. (Выбор типа ВРУ)
При выборе числа трансформаторов на подстанции следует исходить из принципа разукрупнения подстанций, приближения их к центру промышленных нагрузок.
Многолетней практикой установлено, что подстанции промышленных предприятий должны быть одно – и двухтрансформаторными с широким использованием складского или передвижного резерва. Установка на подстанции более двух трансформаторов возможно лишь при наличии мощных сосредоточенных нагрузок, при отсутствии мест для рассредоточенного расположения подстанций по техническим условиям или наличии химически активной среды, при раздельном питании силовой и осветительной нагрузок.
Однотрансформаторные цеховые подстанции рекомендуются применить: при нагрузках II и III категорий, допускающих в случае аварии перерывов питания на время доставки и установки трансформатора из складского резерва; при незначительной (до 15 – 25%) мощности потребителей I категории и возможности обеспечения резервирования на вторичном напряжении от соседней подстанции.
Двухтрансформаторные подстанции применяют при преобладании потребителей I и II категорий, не допускающих перерыва электропитания на время замены поврежденного трансформатора.
При выборе числа трансформаторов на цеховых подстанциях приходится считаться со следующими факторами:
1) предельная мощность трансформаторов с вторичным напряжением 380-660В равна 1600 – 2500 кВ (ГОСТ 3680 – 61);
2) величина токов короткого замыкания на вторичной стороне трансформаторов не должна превышать номинальных значений аппаратов (автомат, предохранители) напряжением до 1000 В.
Мощность трансформаторов цеховых т понизительных подстанций в одной единице не должно превышать 1000 кВ*А при вторичном напряжении 380 В и 1600 кВ*А при напряжении 660 В. Выбор мощности трансформаторов производят исходя из расчетных нагрузок.
Определяем расчетную нагрузку освещения, которая питается от трансформатора цеха.
Произведём расчёт сети общего равномерного освещения.
Общая нагрузка ВРУ определяется по формуле :
(3.31)
где Рро – расчётная осветительная нагрузка ,
, (3.32)
где kc - коэффициент спроса;
1,2 и 1,1 - коэффициент учёта потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) для ламп ЛЛ и ДРЛ соответственно;
Рс,Qс -силовая нагрузка;
Вт. (3.33)
Для питания электрической нагрузки цеха выбираем силовой трансформатор КТП мощностью Sтр-ра = 160 кВА
Число и мощность трансформаторов выбираются по коэффициенту загрузки Кз.
Загрузка трансформатора составляет:
Кз = Sр цеха / Sном тр-ра = 127,7 / 160= 0,80 (3.34)
Для однотрансформаторной подстанции коэффициент загрузки должен быть не менее 55% и не более 95%. Исходя из этого, условия выбранная нами подстанция КТП полностью подходит.
3.6 Расчет параметров и выбор аппаратов распределительной сети
В качестве аппаратов защиты электроприемников от коротких замыканий следует использовать предохранители, не допуская необоснованного применения автоматических выключателей.
Автоматические выключатели должны использоваться в следующих случаях:
Необходимость автоматизации управления.
Необходимость обеспечения более скорого по сравнению с предохранителем восстановления питания, если при этом не имеют решающее значение вероятность не селективных отключений и отсутствие эффекта ограничения тока короткого замыкания.
Частых аварийных отключений.
В остальных случаях рекомендуется применять предохранители типа
НПН2 и ПН2. Предохранители с закрытой плавкой вставкой без наполнителя (ПР2) допускается применять в небольших, преимущественно передвижных установках и при расширении действующих установок с такими предохранителями.
Выбор предохранителя производится по току срабатывания плавкой вставки Iвст., А
Iвст ≥ Iном (3.35)
Iвст ≥ Iпуск / α , (3.36)
где Iном – номинальный ток электроприемника, А;
Iпуск – пусковой ток электроприемника, А;
α = 2,5 – нормальные условия пуска.
Номинальный ток электродвигателя Iном , А вычисляют по формуле:
, (3.37)
где Рн – номинальная мощность двигателя, кВт;
Uн – номинальное напряжение, кВ;
сosφ – коэффициент активной мощности;
η – КПД двигателя.
Автоматические выключатели выбираются по следующему условию:
Iн.т.р ≥ 1,15 * Iн,
где Iдоп – допустимый ток аппарата, А
Iн – номинальный ток электроприемника, А
В качестве аппаратов защиты используем предохранители и автоматические Рηηηηηηηηвыключатели.
Выбор автоматического выключателя рассмотрим на примере электроприемника №1
Определяем номинальную мощность Рном
== 33,5 А;
Iн.т.р ≥ 1,15 * Iн ≥ 1,15 * 33,5 ≥ 38,5 А
Из условия выбора определяем автоматический выключатель ВА51 – 31
Данные заносим в табл.3.7. Остальные автоматические выключатели выбираем аналогично.
3.7 Расчет параметров и выбор проводов и кабелей распределительной сети
Выбор рациональной схемы питания предприятий зависит от следующих условий: территориального расположения потребителей относительно питающей подстанции или ввода, а также относительно друг друга; величины установленной мощности отдельных электроприемников; требований к надежности электроснабжения. Выбранная схема должна обеспечивать простоту и удобство эксплуатации, минимум потерь электроэнергии, экономию цветного металла и, возможно, меньшие капитальные затраты.
Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Схемы электрических сетей могут выполняться радиальными и магистральными.
Радиальная схема питания применяется в тех случаях, когда в цехе предприятия стационарно установлены относительно мощные электроприемники,
например, распределяются по цеху неравномерно и сосредоточены группами на отдельных участках.
Достоинством радиальной схемы питания является высокая надежность электроснабжения и удобство эксплуатации. При повреждении проводов или при коротком замыкании прекращают работать один или несколько электроприемников, подключенных к поврежденной линии, в то время как остальные электроприемники продолжают нормально работать.
К числу недостатков радиальной схемы относятся большое количество питающих линий к электроприемникам; увеличения протяженности сети, а, следовательно, перерасход цветного металла и защитных аппаратов.
При магистральной схеме питающие (главные) магистрали вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схемам блок трансформатор – магистраль. Дальнейшее распределение электроэнергии производится распределительными магистралями, присоединенными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.
Достоинство магистральной схемы питания заключается в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающем расход цветных металлов, и сокращении габаритов распределительных устройств: благодаря применению схемы блок трансформатор – магистраль монтаж токопроводов можно вести индивидуальным методом. Однако магистральная схема менее надежна в эксплуатации, чем радиальная.
Магистральные сети конструктивно выполняются шинопроводом. Применение комплектных шинопроводов заводского изготовления по сравнению с кабельными сетями имеют преимущество в отношении надежности, простоты и удобства подключения.
Для электроснабжения, питания цеховых распределительных устройств, при радиальной схеме электроснабжения используются кабельные линии до 1 кВ.
Кабели применяют в основном в радиальных сетях для питания мощных сосредоточенных нагрузок. При прокладке кабелей внутри зданий, их располагают открытым способом по стенам, колоннам, фермам и перекрытиям, в трубах, проложенных в полу и перекрытиях, каналах и блоках.
Открытую прокладку кабелей внутри зданий выполняют чаще не бронированными кабелями без наружного джуто – битумного покрова (из условий пожароопасности). Трасса кабеля должна быть по возможности прямолинейной и удаленной от различных трубопроводов. Если прокладывают одиночный кабель по стенам и перекрытиям, то его крепят при помощи скоб. При прокладке несколько кабелей применяют опорные конструкции заводского изготовления, собираемые из отдельных деталей – стоек и полок.
Наиболее распространенной в производственных помещениях является прокладка кабелей в специальных каналах, если в одном направлении прокладывают большое число кабелей. В этом случае в полу цеха сооружают канал из железобетона или кирпича, который перекрывают железобетонными плитами или стальными рифлеными листами. Кабели внутри канала укладывают на типовые сборные конструкции, установленные на боковых стенах.
Сечение жил кабелей цеховых сетей напряжением до 1 кВ выбирают с учетом тока защитного аппарата:
Iпр ≥ Iн (3.38)
Iпр ≥ кз * Iз (3.39)
где Iз – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя;
кз – коэффициент защиты.
Коэффициент защиты определяется в зависимости применения элементов защиты: 0,33 – для предохранителей; 0,22 – для автоматических выключателей с электромагнитным рацепителем; 1 – для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем.
Магистральные и распределительные шинопроводы выбирают таким образом, что бы номинальный ток шинопровода был не менее расчетного:
Iн≥Iр (3.40)