Курсовая работа: ЭСН и ЭО цеха обработки корпусных деталей

Нижегородское высшее военно-инженерное командное училище

(военный институт)

Кафедра электрификации и автоматизации

Курсовая работа

по дисциплине «Электропитающие сети и электроснабжение »

Тема: «ЭСН и ЭО цеха обработки корпусных деталей»

Вариант № 6

Учебная группа 4173

Студент: Дементьев В.С.

Руководитель: Мещеряков И. И.

Кстово

2010 г.

Оглавление

Введение........................................................................................................... 3

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

9. Кабельный журнал.................................................................................... 54

10. Используемое оборудование для электроснабжения цеха.................... 55

Список используемой литературы............................................................... 57

Введение.

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.

1. Характеристика производства и потребителей электроэнергии.

Цех обработки корпусных деталей (ЦОКД) предназначен для механической и антикоррозийной обработки изделий. Он содержит станочное отделение, гальванический и сварочные участки. Кроме того, имеются вспомогательные, бытовые и служебные помещения.

Цех получает ЭСН от ГПП. Расстояние от ГПП до цеховой ТП – 0,8 км, а от энергосистемы до ГПП – 16 км.

Низкое напряжение на ГПП – 6-10 кВ. Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

Грунт в районе цеха – суглинок при температуре +5 ºС. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 8 м каждый.

Размеры цеха А×В×Н=48×30×8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,6 м.

Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень электрооборудования сварочного участка цеха.

2. Расчет электрических нагрузок цеха.

Расчет производится методом упорядоченных диаграмм. Этот метод сводится к расчету максимальных расчетных нагрузок электроприемников.

, где cosφ – коэффициент активной мощности, определяется по [1, таблице 1.5.1];

Р_ЭП – активная мощность электроприемника.

, где Р_р – средняя активная мощность;

tgφ – коэффициент реактивной мощности.

, где Р_р – средняя активная мощность;

Q_р – средняя реактивная мощность.

, где S_i – полная мощность i-го электроприемника;

m – масштаб нагрузки.

1) Сварочные аппараты:

2) Гальванические ванны:

3) Вентиляторы:

4) Продольно-фрезерные станки:

5) Горизонтально-расточные станки:

6) Агрегатно-расточные станки:

7) Плоскошлифовальные станки:

8) Краны консольные поворотные:

9) Токарно-шлифовальный станок:

10) Радиально-сверлильные станки:

11) Алмазно-расточные станки:

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2:

Таблица 2 – Сводная ведомость нагрузок

3. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов.

В цеху находятся электроприемники второй категории которые обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляция и кондиционирование) поэтому на трансформаторной подстанции будут установлены два трансформатора.

Определяем мощность трансформаторов:

, где S_Ц – полная мощность цеха.

Определяем потери в трансформаторе:

;

;

;

;

;

.

C учетом расчетов выбираем 2 трансформатора ТМ – 400-10/0,4 – трансформаторы силовые масляные.

4. Расчет и выбор компенсирующих устройств.

Расчетную реактивную мощность компенсирующих устройств можно определить из соотношения:

, где Q_{K . P .} – расчетная мощность компенсирующего устройства, кВАР;

α – коэффициент, учитывающий повышение cosφестественным способом, принимается α=0,9;

- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации соответственно.

Компенсацию мощности производим до , тогда

1) Сварочные аппараты:

2) Продольно-фрезерные станки:

3) Горизонтально-расточные станки:

4) Агрегатно-расточные станки:

5) Плоскошлифовальные станки:

6) Краны консольные поворотные:

7) Токарно-шлифовальный станок:

8) Радиально-сверлильные станки:

9) Алмазно-расточные станки:

Компенсирующие устройства буду установлены в точках I и II.

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке Iравна:

Расчетная мощность компенсирующего устройства в точке IIравна:

Типы компенсирующих устройств занесены в таблицу 3:

Таблица 3 – Типы компенсирующих устройств

Структура условного обозначения

Пример маркировки:УКРМ-0,4-40-УХЛ4

Пояснение маркировки:

· УКРМ - установка компенсации реактивной мощности;

· 0,4 - номинальное напряжение, кВ;

· 40 - номинальная мощность, кВАр;

· УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.

5. Определение центра нагрузок цеха.

Определим условные координаты центра нагрузок цеха:

;

6. Расчет линий электроснабжения.

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 ШО1-ШР1 и ШР1-ШР2.

Для прокладки выбираем провод марки ВВГ.

ВВГ — силовой кабель для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Количество жил в них насчитывается от 1 до 5, площадь сечения — от 1,5 до 240 кв. мм. Они рассчитаны на напряжение 660, 1000 и 6000 В. В качестве проводников в ВВГ используется медная проволока; изоляция и оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов.

Расчетное сечение провода для участка ШО1-ШР1:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШО1-ШР1:

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 ШО1-ШР1:

Допустимые потери напряжения на ответвлениях от точки ШР1 составят:

Расчетное сечение провода для участка ШР1-1:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР1-1:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме

Расчетное сечение провода для участка ШР1-2:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР1-2:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме

Расчетное сечение провода для участка ШР1-3:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР1-3:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме

Расчетное сечение провода для участка ШР1-4:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР1-4:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме

Расчетное сечение провода для участка ШР1-ШР2:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР1-ШР2:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке ШР1-ШР2:

Допустимые потери напряжения на ответвлениях от точки ШР2 составят:

Расчетное сечение провода для участка ШР2-5:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-5:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР2-6:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-6:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР-7:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-7:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР2-8:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-8:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР2-9:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-9:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР2-10:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-10:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР2-11:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР2-11:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Рассчитаем вторую схему. Составим 2 схему замещения:

Определим значения моментов на участках схемы, результаты сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчетная таблица моментов нагрузки для второй схемы.

Вычисляем приведенные моменты нагрузок на участках, где сеть разветвляется, а именно: участки ШО2-ШР3, ШР3-ШР4 и ШР4-ШР5.

Для прокладки выбираем провод марки ВВГ.

ВВГ — силовой кабель для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Количество жил в них насчитывается от 1 до 5, площадь сечения — от 1,5 до 240 кв. мм. Они рассчитаны на напряжение 660, 1000 и 6000 В. В качестве проводников в ВВГ используется медная проволока; изоляция и оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов.

Расчетное сечение провода для участка ШО2-ШР3:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШО2-ШР3:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Определяем фактическую потерю напряжения на участке ШО2-ШР3:

Допустимые потери напряжения на ответвлениях от точки ШР3 составят:

Расчетное сечение провода для участка ШР3-12:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-12:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР3-13:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-13:

Вывод: так как , то берем сечение которое удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режим .

Расчетное сечение провода для участка ШР3-14:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-14:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-19:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-19:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-20:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-20:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-24:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-24:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-25:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-25:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-26:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-26:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР3-ШР4:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР3-ШР4:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке ШР3-ШР4:

Допустимые потери напряжения на ответвлениях от точки ШР4 составят:

Расчетное сечение провода для участка ШР4-27:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-27:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-28:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-28:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-29:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-29:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-30:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-30:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-31:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-31:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-32:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-32:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР4-ШР5:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР4-ШР5:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке ШР4-ШР5:

Допустимые потери напряжения на ответвлениях от точки ШР5 составят:

Расчетное сечение провода для участка ШР5-15:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-15:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-16:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-16:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-17:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-17:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-18:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-18:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-21:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-21:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-22:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-22:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

Расчетное сечение провода для участка ШР5-23:

Ближайшее большее стандартное сечение провода

Расчетный ток на участке ШР5-23:

Вывод: так как , то выбранное сечение удовлетворяет требованиям по условиям нагрева провода в нормальном режиме.

7. Расчет токов короткого замыкания.

Определим токи однофазного, двухфазного и трехфазного короткого замыкания для четырех точек К1, К2, К3 и К4.

Для точки К1:

Определим полное сопротивление линии:

, где γ – удельная проводимость материала, для меди γ=50 м/(Ом*мм² );

S – сечение проводника, мм² .

, где x₀ – удельное индуктивное сопротивление, мОм/м.

Сопротивления трансформатора равны:

Определим значение трехфазного тока КЗ:

, где U – напряжение в точке КЗ, В;

Z_k - полное сопротивление до точки КЗ.

Ударный коэффициент равен

Ударный ток КЗ равен:

Действующее значение ударного тока равно:

- коэффициент действующего значения ударного тока.

Двухфазный ток КЗ:

Однофазный ток КЗ равен:

, где Z_П – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ.

Для точки К2:

Определим полное сопротивление линии:

, где γ – удельная проводимость материала, для меди γ=50 м/(Ом*мм² );

S – сечение проводника, мм² .

, где x₀ – удельное индуктивное сопротивление, мОм/м.

Сопротивления трансформатора равны:

Определим значение трехфазного тока КЗ:

, где U – напряжение в точке КЗ, В;

Z_k - полное сопротивление до точки КЗ.

Ударный коэффициент равен

Ударный ток КЗ равен:

Действующее значение ударного тока равно:

- коэффициент действующего значения ударного тока.

Двухфазный ток КЗ:

Однофазный ток КЗ равен:

, где Z_П – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ.

Для точки К3:

Определим полное сопротивление линии:

, где γ – удельная проводимость материала, для меди γ=50 м/(Ом*мм² );

S – сечение проводника, мм² .

, где x₀ – удельное индуктивное сопротивление, мОм/м.

Сопротивления трансформатора равны:

Определим значение трехфазного тока КЗ:

, где U – напряжение в точке КЗ, В;

Z_k - полное сопротивление до точки КЗ.

Ударный коэффициент равен

Ударный ток КЗ равен:

Действующее значение ударного тока равно:

- коэффициент действующего значения ударного тока.

Двухфазный ток КЗ:

Однофазный ток КЗ равен:

, где Z_П – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ.

Для точки К4:

Определим полное сопротивление линии:

, где γ – удельная проводимость материала, для меди γ=50 м/(Ом*мм² );

S – сечение проводника, мм² .

, где x₀ – удельное индуктивное сопротивление, мОм/м.

Сопротивления трансформатора равны:

Определим значение трехфазного тока КЗ:

, где U – напряжение в точке КЗ, В;

Z_k - полное сопротивление до точки КЗ.

Ударный коэффициент равен

Ударный ток КЗ равен:

Действующее значение ударного тока равно:

- коэффициент действующего значения ударного тока.

Двухфазный ток КЗ:

Однофазный ток КЗ равен:

, где Z_П – полное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки КЗ.

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Сводная ведомость токов КЗ по точкам.

8. Расчет и выбор аппаратов защиты.

Участок от ТП до ШО1:

I = 378,16А

Выбираем автоматический выключатель ВА-55-37-3

Участок от ШО1 до ШР1:

I = 378,16А

Выбираем автоматический выключатель ВА-55-37-3

Участок от ШР1 до ШР2:

I = 221,6А

Выбираем автоматический выключатель ВА-55-35-3

Участок от ШР2 до 11 потребителя:

I = 13,3А

Выбираем автоматический выключатель SH204L С16А/4п/ 4,5кА

Аналогичным способом выбираем все остальные аппараты защиты.

Таблица 7 – аппараты защиты.

10. Используемое оборудование для электроснабжения цеха

Список используемой литературы:

1. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – 2-е изд., испр. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М,2008. – 214 с.

2. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: учеб. Пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФПА-М, 2009. – 480 с.

3. Правила устройства электроустановок. – М.: КНОРУС, 2009. – 488 с.