Наименование

Рквт

n

∑Р

m

Ки

Шинопровод

Токарно- револверные станки

9

2

18

0,17

Кран –балки

3,36

3

10,08

0,1

Токарные станки с ЧПУ

5

2

10

0,17

Сверлильно-фрезерные станки

7,2

2

14,4

0,12

Кондиционер

5,5

1

5,5

0,8

Токарные станки с ЧПУ повышенной точности

7

4

28

0,17

Координатно- сверлильные горизонтальные станки

9,8

3

29,4

0,12

Строгальный станок

12

1

12

0,13

Сверлильно- фрезерные станки

4,2

2

8,4

0,14

Шлифовальный станок

8,5

1

8,5

0,16

Наждачный станок

3,2

1

3,2

0,16

Токарно многоцелевые прутково- патронные модули

15

2

30

0,17

Токарно вертикальные полуавтоматы с ЧПУ

30

3

90

0,16

Координатно- сверлильные вертикальные станки

8,7

3

26,1

0,14

Итого

3,2-30

30

293,6

>3

0,16

Освещение

24,192

0,95

Итого по НН

317,79

Cosℓ

Tgℓ

Рсм

Qсм

nэ

К_МАХ

Р_МАХ

Q_МАХ

S_МАХ

I_МАХ

0,65

1,15

3,06

3,519

0,5

1,72

1,008

1,734

0,65

1,15

1,7

1,955

0,5

1,72

1,728

2,972

0,8

0,75

4,4

3,3

0,65

1,15

4,76

5,474

0,5

1,72

3,528

6,068

0,5

1,72

1,56

2,683

0,5

1,72

1,176

2,023

0,5

1,72

1,36

2,339

0,5

1,72

0,512

0,881

0,65

1,15

5,1

5,865

0,5

1,72

14,4

24,77

0,5

1,72

3,654

6,285

47,95

69,87

20

1,5

71,93

69,87

74,65

115,5

0,95

0,33

22,98

7,58

22,98

7,58

24,192

37,44

70,93

77,45

94,91

2.3 Расчет компенсирующего устройства

Для определения средневзвешенного коэффициента мощности определяем величины годового расхода активной и реактивной энергии

W_ГОД = W_С + W_О (2, с. 69) (13)

V_ГОД = V_С + V_О (2, с. 69) (14)

где W_{С ,}V_С – годовой расход активной и реактивной энергии

Годовой расход электроэнергии силовыми приемниками

W_С =Р_{СМ *} Т_С (2, с. 69) (15)

V_С = Q_{СМ *}Т_С (2, с. 69) (16)

где Т_С - годовое число часов работы оборудования, при двухсменной работе по табл. 2. 20 (2)

W_С = 47,95 _* 3950 = 189402,5 кВт ч

V_С = 69,87 _* 3950 = 275986,5 квар ч

Годовой расход электроэнергии на освещение

W_О = Р_{РО *} Т_{О СР} (2, с. 69) (17)

V_О = Q_{РО *} Т_{О СР} (2, с. 69) (18)

где Т_{О СР} = 1600 ч – по табл. 2. 20 (2)

W_О = 22,98 _* 1600 = 36768 кВт ч

V_О = 7,58 _* 1600 = 12128 квар ч

W_ГОД = 189402,5 + 36768 = 226170,5 кВт ч

V_О = 275986,5 +12128 = 288114,5 квар ч

Средневзвешенный коэффициент мощности

cos φ _{CР ВЗВ =} Wгод (2, с. 69) (19)

√ W_ГОД² _* V_О²

cos φ _{CР ВЗВ =} 226170,5 ₌ 0,61

√226170,5² +288114,5²

Определяем мощность компенсирующего устройства

Q_КУ = Q_М – Q_Э, (2, с. 125) (20)

где Q_М = Р_{М *} tgℓ_М; Р_{М –} мощность активной нагрузки предприятия в часы максимума энергосистемы, принимая по Р_СМ наиболее загруженной смены;

Q_Э – мощность, предоставленная энергосистемой

Q_КУ = Р_СМ (tgℓ_{СР ВЗВ} - tgℓ_Э) (2, с. 125) (21)

Q_КУ = Р_{СМ *} tgℓ_{СР ВЗВ} + Р_{ДОП *} tgℓ_ДОП – (Р_СМ + Р_ДОП ) _* tgℓ_ДОП

Q_КУ = (70,93 _* 1,29 + 400 _* 0,75)– (70,93 + 400) _* 0,75 = 38,3квар

Для установки в КТП выбираем компенсирующие устройство типа КС2, 3 серия Q_К = 40 квар, U=0,4 кв, n= 1шт – табл. 3. 238 (4)

Мощность потребителей ТП с учетом компенсирующего устройства определяется по формуле

S _{МАХ КУ} = √ ( Р_МАХ + Р_ДОП)² + [(Р_{МАХ *} tgℓ_{СР ВЗВ}+ Р_{ДОП *} tgℓ_ДОП) - Q_КУ ]² (22)

S _{МАХ КУ} = √ 94,91² +400)² + [(94,91_*1,29 + 400* 0,75) – 40]² = 496 кВА

Коэффициент мощности с учетом компенсирующего устройства

cos φ _КУ = Рмах * Рдоп , (23)

S _{МАХ КУ}

cos φ _КУ = 94,91* 400 = 0,99

1. Выбор числа и мощности трансформаторов

Трансформаторные подстанции должны размещаться как можно ближе к центру нагрузок. Это позволяет построить экономичную и надежную систему электроснабжения, так как сокращается протяженность сетей вторичного напряжения, уменьшается зона аварий, облегчается и удешевляется развитие электроснабжения, так как строят подстанции очередями по мере расширения производства.

По заданию проектируемая токарным цехом – потребитель 3 категории. Для потребителей 3 категории надежности электроснабжения допускается перерыв в электроснабжении, необходимый для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышающий 24 ч. выбираем однотрансформаторную подстанцию. Так как график нагрузки потребителей неизвестен, выбираем мощность трансформатора на основе расчетной максимальной нагрузки.

Условие выбора мощности трансформатора для однотрансформаторной подстанции

S_{НОМ М} > S _{МАХ КУ} (22)

Мощность трансформатора выбирается с учетом перегрузочной способности трансформатора. Суммарная перегрузка за счет суточной и летней недогрузок должна быть не более 300%.

Намечаем и сравниваем 2 варианта.

1 вариант – трансформатор ТМ 630/10.

2. вариант – трансформатор ТМ 1000/10.

С учетом перегрузки трансформатора ТМ1000/10 на 30% условия выполняются

630 кВА > 496 кВА

Проведем технико-экономическое сравнение выбранных вариантов. Технические данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Определяем приведенные потери в трансформаторах.

Реактивные потери холостого хода

Q_ХХ = Iхх *Sном м (3, с. 41) (23)

100

Q_ХХ1 = 2*630 = 12,6 квар

100

Q_ХХ2 = 1,4 * 1000 = 14 квар

100

Реактивные потери короткого замыкания

Q_КЗ = Uкз * Sном м (3, с. 41) (24)

100

Q_КЗ = 5,5 *630 = 34,6 квар

100

Q_КЗ = 5,5 * 1000 = 55 квар

100

Приведенные потери активной мощности при коротком замыкании

Р_К^’ = Р_К + К_ИН * Q_КЗ, (3, с. 41) (25)

где К_ИН = 0,06 кВТ/ квар

Р_К^’₁ = 7,6 + 0,06 * 34,6 = 8, 63 кВТ

Р_К^’₂ = 12,20 + 0,06 * 55 = 15,5 кВТ

Приведенные потери активной мощности при холостом ходе

Р^’ _ХХ = Р_ХХ + К_ИН * Q_ХХ (3, с. 41) (26)

Р^’_ХХ1 = 1,31+ 0,06 *12,6 = 2, 06

Р^’_ХХ2 = 2,45+ 0,06 * 14 = 3,29

Полные приведенные потери мощности в трансформаторе

Р= Р^’ _ХХ + К_З² * Р_К^’ , (3, с. 41) (27)

где К_З – коэффициент загрузки трансформатора

К_З = Sмах ку (28)

Sном м

К_З1 = 496 = 0,78

630

К_З2 = 496 = 0,496

1000

Р₁ = 2, 06 +0,78² *8, 63 = 7,3 кВТ

Р₂ = 3,29 + 0,496² * 15,5 = 7, 1 кВТ

Потери электроэнергии определяются

W = Р * Т_МАХ , (3, с. 42) (29)

где Т_МАХ – годовое число использования максимума нагрузки

Т_МАХ = Wгод (30)

Р_МАХ

Т_МАХ = 226170,5 = 2382,2 ч

94,91

W₁ = 7,3 * 2382,2 =17390,06 кВТ ч

W₂ = 7, 1 * 2382,2 = 16913,62 кВТ ч

Стоимость потерь при С_О = 1,7 руб/ кВТ ч

С_П = С_О * W (3, с. 42) (31)

С_П1 = 1,7 * 17390,06 = 29563,102 руб

С_П2 = 1,7 * 16913,62 = 28753,154 руб

Средняя стоимость амортизационных отчислений

С_А = Р_А * К, (3,с. 42) (32)

где Р_А = 6,3% - по таблице 4.1 (2)

К – стоимость трансформатора

С_А1 = 0,063 * 48000 = 3024 руб

С_А2 = 0,063 * 69600 = 4384,8 руб

Годовые расходы

С_ГОД = С_П + С_А (3, с. 42) (33)

С_{ГОД 1}= 29563,102 + 3024 = 32587,102 руб

С_{ГОД 2} = 28753,154 + 4384,8 = 33137,954 руб

Суммарные затраты определяются

З = С_ГОД + 0,125 * К (3, с. 43) (34)

З₁ = 32587,102 +0,125 *48000 = 38587,102руб

З₂ = 33137,954 + 0,125 *69600 = 41837,954 руб

Расчетные данные вносим в таблицу сравнения технико–экономических показателей.

Таблица 4

Выбираем первый вариант, т. к. при нем меньше потери электроэнергии и суммарные затраты.

4. Расчет и выбор питающих линий высокого напряжения

Цеховая ТП получает питание по воздушной линии от городской ГПП. Расчет сечения ВЛЭП производим по экономической плотности тока

S_Э = Iрасч (2, с. 85) (35)

J_Э

где S_Э – экономическое сечение провода;

Iрасч – расчетный ток линии;

J_Э – экономическая плотность тока, по таблице 2.26 (2) J_Э = 1,0 А/мм² с Т_М более 5000 ч.

Определяем расчетный ток линии

Iрасч = Sмах ку (36)

√ 3 * U

Iрасч = 496 = 29,1 А

√ 3 * 10

S_Э = 29,1 = 29,1 мм²

Минимальное сечение провода сталеалюминиевого провода АС по условию механической прочности

S = 35 мм² – (1, табл. 2. 5.4) с I_ДОП = 130 (1, табл. 1.3.29), активное сопротивление R_О = 0,91 Ом/ мм² (2, табл. П4).

Выбранный провод АС – 35 проверяем по нагреву.

Должно выполняться условие

Iрасч < I_ДОП (37)

29,1А < 130 А

Проверку выбранного провода проводим по потери напряжения. Условие проверки

U_ДОП > U_РАСЧ, (38)

где U_ДОП – допустимая потеря напряжения, 5% (1, с. 146);

U_РАСЧ - расчетное значение потери напряжения.

U_РАСЧ = (10 ⁵/ U ²_НОМ * cos φ)( R_О * cos φ +Х_О) * ΣРℓ, (39) где R_О – активное сопротивление на 1км длины линии, 0,91 Ом/км;

Х_О – реактивное сопротивление на 1км длины линии 0,08 Ом/км;

cos φ, sin φ – коэффициенты мощности устройств с учетом установки компенсирующих устройств; 0,92; 0,39;

ΣР – максимальная расчетная мощность;

ℓ - длина кабельной (воздушной) линии.

U_РАСЧ = (10 ⁵/10000² * 0,99)( 0,91 *0,99 +0,08 * 0,39) * 94,91* 2,5 = 2,2 %

U_ДОП = 5% > U_РАСЧ = 2,2 %

Условие проверки выполняется.

Выбираем шины на стороне ВН трансформаторной подстанции, алюминиевые прямоугольного сечения 15 *3, допустимый ток I_ДОП =165 А – (2, табл. П5)

Условие выбора по нагреву током

Iрасч < I_ДОП (40)

Выполняется , так как

Iрасч = 29,1А < I_ДОП =165 А

2.6 Расчет и выбор магистральных и распределительных сетей напряжением до 1000В (выбор аппаратов защиты и распределительных устройств, выбор марок и сечений проводников, типа шинопроводов)

Так как трансформаторная подстанция находится в помешении токарног цеха, то силовой пункт получает питание от шинопровода ТП по магистральной схеме. Сечение питающих кабелей определяют по расчетному максимальному току и условию нагрева

Iрасч < I_ДОП (41)

Так как I_{РАСЧ СП} = 115,5 А, I_{РАСЧ ЩО} = 37,44 А выбираем кабель АВВГ сечением S₁ = 70 мм² с I_ДОП =140 А; S_Э =10 мм² с I_ДОП = 42 А – по таблице 2.8 (2), условие нагрева выполняется.

В качестве СП используется шинопровод, укомплектованные автоматическими выключателями ВА 51, которые защищают линии нагрузок от токов короткого замыкания.

Условия выбора занесены в таблицу 5.

рассмотрим токарно-револверный станок с данными Р_НОМ = 9 кВТ; I_НОМ = 13,9 А ; I_ПУСК = 83,4 А .

Таблица 5

Для питания токарно-револверного станока выбирается провод АПВ 4(1*2,2) с I_ДОП = 19 А.

I_ДОП = 19 А. > I_РАСЧ = 13,9 А

По соответствующему аппарату защиты

I_ДД = 19 А > К_ЗАЩ * I_ЗАЩ = 1*18 А

Условия выполнены. Для остального оборудования расчеты сведены в таблицу 6.

Таблица 6

2.7. Расчет заземляющего устройства

Так как цеховая ТП является встроенной в токарный цех, то защитное заземление выполняется общим размером цеха 48000 * 28000; грунт в районе цеха – глина – S = 100 Ом * м; U ВЛЭП = 10кВ, длина воздушной линии 2,5 км. В качестве вертикальных электродов используем стальной уголок 75*75, L_В = 3м, горизонтальный электрод – полоса 40 * 4 мм.

Рассчитываем сопротивление одного вертикального электрода

R_В = 0,3 * S * К_{СЕЗ. В}, (3, с. 91) (42)

где К_{СЕЗ. В} = 1,5 – по таблице 1.73

R_В = 0,3 * 100 * 1,5 = 45Ом

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

R_ЗУ1 < 125 (3, с. 88) (43)

I_З

где R_З - сопротивление заземляющего устройства;

I_З – расчетный ток замыкания на землю.

I_З = Uном * (35 * ℓклэп +ℓвлэп ) (3, с. 88) (44)

I_З = 10 * (35 * 0 + 2,5) = 0,07 А

R_ЗУ1 = 125 = 1785,7 Ом

Требуемое по НН R_ЗУ2 < 4 Ом на НН. Принимаем R_ЗУ2 = 4 Ом. Так как S > 100 Ом * м, то для расчета

R_ЗУ < 4 * S = 4 Ом

Количество вертикальных электродов

N^’_{В. Р} = Rв , (3, с. 92) (45)

R_ЗУ

N^’_{В. Р} = 45 = 11 шт

с учетом экранирования

N_{В. Р} = N’в.р = 11 шт (3, с. 92) (46)

ŋ_В

где ŋ_В – определяется по таблице 1. 13. 5.; 0,55.

N_{В. Р} = 11 = 20 шт

размещаем электроды на плане, учитывая, что контурное заземление отрывается от здания на расстоянии не менее 1 м.

48000

Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

R_Г = 0,4 * S* К_{СЕЗ. Г} * ℓ * 2 L² н (3, с. 93) (47)

L_Н* ŋ_Г в t

R_Г = 0,4 *100*1,8 ℓ * 2*76² = 9,36 Ом

76 * 0,27 40*10 ^–3 *15

R_В = Rв (3, с. 93) (48)

N_В*ŋ_В

R_В = 45 = 4,7

20 * 0,47

Фактическое сопротивление ЗУ

R_ЗУ = Rв*Rг (3, с. 93) (49)

R_В + R_Г

R_ЗУ = 4,7*9,36 = 3,1 Ом

4,7 + 9,36

что меньше 4 Ом.

3. Организационные и технические мероприятия

Кроме общих правил для всех работ, при монтаже проводок соблюдают следующие требования ТБ.

Борозды, отверстия и проемы в кирпичных и бетонных конструкциях пробивают в предохранительных очках. Нельзя применять при пробивки неисправные ручные и механизированные инструменты, работать с приставных лестниц, а также натягивать с приставных и раздвижных лестниц в горизонтальном направлении провода сечением более 4 мм² . Монтаж с крана цеховых магистралей допустим лишь при наличии ограждений крановых троллеев и других открытых токоведущих деталей крана, находящихся под напряжением. К работе с монтажным пистолетом допускается только специально обученный персонал.

При работе в помещениях без повышенной опасности применяют электрифицированный инструмент на напряжение 220/120 В при условии надежного заземления корпуса электроинструмента.

3.1 Мероприятия по охране труда, техники безопасности

В каждом помещении на видном месте вывешивают инструкции из правил пожарной безопасности, которые должны соблюдать работающие, а также таблички с фамилией работника, отвечающего за пожарную безопасность, номера телефонов ближайших пожарных команд.

Дороги, проходы, проезды и подъездные пути к водоисточникам и местам расположения пожарного инвентаря и оборудования должны быть свободны, а пожарная сигнализация доступной.

В случае воспламенения горючих жидкостей пламя гасят огнетушителем, забрасывают песком, накрывают войлоком, нельзя заливать водой. Во всех производственных помещения на видных местах должны быть пожарные щиты с противопожарным инвентарям : баграми, огнетушителями, лопатами и т. д. противопожарный инвентарь использовать только по прямому назначению.

В граверной место, где выполняют сварку, очищают от горючих и взрывоопасных материалов на расстоянии не менее 5 метров. Около рабочего места ставят ящик с песком.

3. Мероприятия по охране окружающей среды

Мероприятия по охране окружающей среды и охране природы должны принадлежать к основным направлении развития народного хозяйства страны.

Необходимо шире внедрять малоотходные и без отходных технологические процессы. Последовательно улучшать охрану водных ресурсов страны. Повысить эффективность работы очистных сооружений и установок, увеличить использование очищенных сточных вод для орошения и других нужд народного хозяйства. Усилить охрану атмосферного воздуха.

Использования ветошь, отходы цеха складываются в специальные ящики – контейнеры. Вокруг токарного цеха имеются зеленые насаждения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила устройства электроустановок. М.Энегоатомиздат, 1986.

2. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленный предприятий и установок. – М. В. Ш. , 1990

3. Шеховцов В. П. расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М. ФОРУМ : ИНФРА – М, 2003.