Проектирование электроснабжения участка электромеханического цеха предприятия

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПМ.01 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТЫХ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ И РЕМОНТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

МДК.01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование

 

Проектирование электроснабжения участка электромеханического цеха предприятия

КП 13.02.11 133 ПЗ

 

13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отрослям)

 

 

 Обучающийся       А.В. Малыхин грЭ-17______________

                                                                              (подпись)

 Руководитель        Н.А. Исаева             ______________

                                                                              (подпись)

 

 Дата защиты «____»__________________

 Оценка работы_______________________

Семилуки

2020

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Повышению надежности работы электрооборудования в процессе эксплуатации в значительной степени способствует правильная организация и своевременнее проведение технического обслуживания (ТО) в полном объеме. Основной задачей ТО является поддержание электрооборудования в работоспособном состоянии. Работы по ТО проводят на месте установки электрооборудования.

Проведение ТО позволяет своевременно обнаруживать и устранять неисправности, возникающие в процессе эксплуатации электрооборудования, или причины, которые могут вызвать неисправности. Таким образом, в своей основе техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, направленным на обеспечение работоспособности электрооборудования и предупреждение возникновения и развития неисправностей. При обнаружении во время проведения ТО неисправностей, устранение которых требует разборки электрооборудования или применения специального оборудования, решается вопрос о необходимости проведения ремонта (текущего или капитального).

Некачественное и несвоевременное проведение ТО снижает работоспособность электрооборудования, увеличивает расходы на проведение ремонтов и повышает себестоимость продукции, выпускаемой с помощью электрифицированных машин и установок. При ТО электротехнический персонал сталкивается с необходимостью поиска неисправностей для определения причин отказов и восстановления работоспособности электрооборудования. Поиск неисправностей сравнительно простого по конструкции электрооборудования не вызывает особых трудностей.

Целью настоящего курсового проекта является проектирование электроснабжения электромеханического цеха с минимальными капитальными затратами, эксплуатационными издержками и обеспечение высокой безопасности. Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия.

Схемы электроснабжения цеха

Выбор схемы электроснабжения неразрывно связан с вопросом напряжения, мощности, категории ЭП по надежности, удаленности ЭП

Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники первой категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Электроприемники второй категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.      

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

      Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

     Для электроприемников второй 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.

     Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1-х суток.

     Применяются две основные схемы распределения электроэнергии – радиальная и магистральная в зависимости от числа и взаимного расположения цеховых подстанций или других ЭП по отношению к питающему их пункту.

Обе схемы обеспечивают требуемую надежность электроснабжения ЭП любой категории.

     Радиальные схемы распределения применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки рассредоточены от центра питания. Одноступенчатые радиальные схемы применяются для питания крупных сосредоточенных нагрузок (насосные, компрессорные, преобразовательные агрегаты, электропечи и т. п.) непосредственно от центра питания, а также для питания цеховых подстанций. Двухступенчатые радиальные схемы используют для питания небольших цеховых подстанций и электроприемников ВН с целью разгрузки основных энергетических центров (рис. 1)На промежуточных распределительных пунктах устанавливается вся коммутационная аппаратура. Следует избегать применения многоступенчатых схем для внутрицехового электроснабжения.

Рисунок 1 Радиальная схемы распределения электроэнергии

  

  Распределительные пункты и подстанции с электроприемниками I и II категорий питаются, как правило, по двум радиальным линиям, которые работают раздельно, каждая на свою секцию, при отключении одной из них нагрузка автоматически воспринимается другой секцией.

     Радиальные схемы внутрицеховых питающих сетей применяют, когда невозможно выполнение магистральных схем по условиям территориального размещения электрических нагрузок, а также по условиям среды.

     Магистральные схемы распределения электроэнергии следует применять при распределенных нагрузках, когда потребителей много и радиальные схемы экономически нецелесообразны. Основные преимущества: позволяют лучше загрузить при нормальном режиме кабели, сэкономить число шкафов на распределительном пункте, сократить длину магистрали. К недостаткам магистральных схем относятся: усложнение схем коммутации, одновременное отключение ЭП нескольких производственных участков или цехов, питающихся от данной магистрали при ее повреждении. Для питания ВП I и II категорий должны применяться схемы с двумя и более параллельными сквозными магистралями (рис. 2).

Рисунок  2  Схема с двойными сквозными магистралями

 

     Питание ЭП в сетях напряжением до 1000 В II и III категорий по надежности электроснабжения рекомендуется осуществлять от однотрансформаторных комплектных трансформаторных подстанций (КТП).

     Выбор двухтрансформаторных КТП должен быть обоснован. Наиболее целесообразны и экономичны для внутрицехового электроснабжения в сетях до 1 кВ магистральные схемы блоков трансформатор–магистраль без распределительных устройств на подстанции с применением комплектных шинопроводов.

Питающих трансформаторов

 

Метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм)

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Р_м, Q_м, S_м) расчетных нагрузок группы электроприемников.

;

Где Р_м - максимальная активная нагрузка, кВт;

Q_м - максимальная реактивная нагрузка, квар;

S_м- максимальная полная нагрузка, кВ· А;

К_м - коэффициент максимума активной нагрузки;

 К_м - коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Р_см - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Q_см - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.

где n_э эффективное число электроприемников;

К_к.ср - средний коэффициент использования группы электроприемников,

где Р_смΣ, R_смΣ- суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприемников, кВт;

 n_э = F(n, m, К_к.ср, Р_н) может быть определено по упрощенным вариантам

где n - фактическое число электроприемников в группе;

m - показатель силовой сборки в группе,

где Р_н.нб, Р_н.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

В соответствии с nрактикой nроектирования nр ин и мается = 1,1 при n_э ≤10; = 1 при n_э > 10

Категория ЭСН – 1, электроприемники:.№ 1-7- 19-21-24-25-29.

Цех машиностроения 600 м²

По номерам находятся нужные электроnриемники и разбиваются на группы: 3-фазный ДР, 3-фазный ПКР, 1-фазный ПКР, ОУ.

 Выбираются виды РУ: ШМА, РП, ЩО. Исходя из понятия категории ЭСН-1, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки. Так как потребитель 1 категории ЭСН, то ТП - двухтрансформаторная, а между секциями НН устанавливается устройство АВР (автоматическое включение резерва).

 Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, а поэтому принимаются следующие РУ: РПI (для 3-фазного ПКР), РП2 (для 1-фазного ПКР), ЩО, ШМА 1 и ШМА2 (для 3-фазноrо ДР).

Такой выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему ЭСН (рис. 1.5.2).

• Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму

Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное напряжение, приводится к длительному  режиму и к условной 3-фазной мощности:

Тогда

Определяется методом удельной мощности нагрузки ОУ:

Распределяется нагрузка по секциям.

Секция 1	Нагрузка приведенная		Секция 2
РП 1			РП 2
Тельфер 3,9 * 8	31,2	42,6	42,6 Трансформатор сварочный
			ЩО
		3,5	3,5
ШМА 1			ШМА 2
Компрессорная установка 28 * 3	84	56	Компрессорная установка 28 * 2
Станок карусельный 40 * 1	40	40	Станок карусельный 40 * 1
Печь сопротивления 35 * 3	105	105	Печь сопротивления 35 * 3
Транспортер 10 * 1	10	20	Транспортер 10 * 2
Итого	270,2	267,1	Итого

 

По данным нагрузки подходит цеховая КТП 2 х 400-1 0/0,4; К_з = 0,59

Расчет молниезащиты

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Разряд молнии начинается с развития лидера — слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера — от облака вниз или от наземного сооружения вверх — молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.

Согласно требованиям РД 34.21.122—87 для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность. Поэтому нужно располагать способом оценки этого значения еще на стадии проектирования объекта. Желательно, чтобы этот способ учитывал известные характеристики грозовой деятельности и другие сведения о молнии.

В РД 34.21.122-87 принят дифференцированный подход к выполнению молниезащиты различных объектов, в связи, с чем в этой Инструкции здания и сооружения разделены на три категории, отличающиеся по тяжести возможных последствий поражения молнией.

К I категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находиться и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон. Любое поражение молнией, вызывая взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близрасположенных.

Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы. Для этих объектов удар молнии создает опасность взрыва только при совпадении с технологической аварией или срабатыванием дыхательных или аварийных клапанов на наружных установках. Благодаря умеренной продолжительности гроз на территории России вероятность совпадения этих событий достаточно мала.

К III категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Сюда входят здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта (ожидаемого количества поражений молнией). Кроме того, к III категории отнесены объекты, поражение которых представляет опасность электрического воздействия на людей и животных: большие общественные здания, животноводческие строения, высокие сооружения типа труб, башен, монументов. Наконец, к III категории отнесены мелкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции. Согласно статистическим данным на эти объекты приходится значительная доля пожаров, вызванных грозой. Из-за небольшой стоимости этих строений их молниезащита выполняется упрощенными способами, не требующими значительных материальных затрат.

Наш цех отнесен ко второй категории, т.е. он должен быть защищен от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные коммуникации.

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод — устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии минуя объект, и установленные на самом объекте. При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

При выборе средств защиты от прямых ударов молнии, типов молниеотводов необходимо учитывать экономические соображения, технологические и конструктивные особенности объектов. Во всех возможных случаях близрасположенные высокие сооружения необходимо использовать как отдельно стоящие молниеотводы, а конструктивные элементы зданий н сооружений, например металлическую кровлю, фермы, металлические и железобетонные колонны и фундаменты, — как молниеприемники, токоотводы и заземлители.

Защита от механических разрушений различных строительных конструкций при прямых ударах молнии осуществляется: бетона — армированием и обеспечением надежных контактов в местах соединения с арматурой; неметаллических выступающих частей и покрытий зданий — применением материалов, не содержащих влаги или газогенерирующих веществ.

Защита от перекрытий на защищаемый объект при поражении отдельно стоящих молниеотводов достигается надлежащим выбором, конструкций заземлителей и изоляционных расстояний между молниеотводом и объектом. Защита от перекрытий внутри здания при протекании по нему тока молнии обеспечивается надлежащим выбором количества токоотводов, проложенных к заземлителям кратчайшими путями.

Защита от напряжении прикосновения и шага обеспечивается путем прокладки токоотводов в малодоступных для людей местах и равномерного размещения заземлителей по территории объекта.

Защита от вторичных воздействий молнии обеспечивается следующими мероприятиями. От электростатической индукции и заноса высокого потенциала — ограничением перенапряжений, наведенных на оборудовании, металлических конструкциях и вводимых коммуникациях, путем их присоединения к заземлителям определенных конструкций; от электромагнитной индукции — ограничением площади незамкнутых контуров внутри зданий путем наложения перемычек в местах сближения металлических коммуникаций. Для исключения искрения в местах соединений протяженных металлических коммуникаций обеспечиваются низкие переходные сопротивления — не более 0,03 Ом, например, во фланцевых соединениях трубопроводов этому требованию соответствует затяжка шести болтов на каждый фланец.

По типу молинезащита (м/з) может быть следующей:

 - одностержневой;

 - двухстержневой

 одинаковой или разной высоты;

 - многократной стержневой;

 - одиночной тросовой;

- многократной тросовой.

По степени надежности защиты различают два типа зон:

А - степень надежности защиты ~ 99,5 %;

 Б- степень надежности защиты 95... 99,5 %.

параметрами молинезащиты являются:

 h - полная высота стержневого молниеотвода, м;

 h_o- высота вершины конуса стержневого молниеотвода, м;

 h_x- высота защищаемого сооружения, м;

h_м - высота стержневого молниеприемника, м;

 h_a- активная высота молниеотвода, м;

 r_o, r_x- радиусы защиты на уровне земли и на высоте защищаемого сооружения, м;

h_c - высота средней части двойного стрежневого молниеотвода, м;

 2r_c, 2r_x - ширина средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли и на высоте защищаемого объекта, м;

 а - угол защиты (между вертикалью и образующей), град;

 L - расстояние между двумя стержневыми молниеотводами, м;

а -длина пролета между опорами троса, м;

 h_oп - высота опоры троса, м;

r_х+r'_x - ширина зоны тросового молниеотвода на уровне защищаемого сооружения, м;

а + 2r_cx - длина зоны двойного тросового молниеотвода на уровне защищаемого сооружения, м;

 а+ 2r_c- длина зоны двойного тросового молниеотвода на уровне земли, м.

 Ожидаемое количество поражений (N) молнией в год производится по формуле:

h = 45 h_x=10 B = 12

h₁= 30 n= 8,5 км²/год

Тип защиты – одностержневая

• определим параметры зон молиезащиты А

• определим габаритные размеры защищаемого объекта

• определим возможную поражаемость объекта

1. По формулам для одиночного стержневого молниеотвода определяются параметры молинезащиты (м/з) для зоны А:

 

Одиночные стержневые молниеотводы

ho = 0,85h ro = (1,1-2*10^-3h)h rx = (1,1-2*10^-3h)(h-1,2hx)

 

h_o = 0,85h=0,85*45=38,25 м

r_o = (1,1-2*10^-3h)h=(1,1-2*10^-3*45)45=45,5 м

r_x = (1,1-2*10^-3h)(h-1,2h_x)= (1,1-2*10^-345)(45-1,2*20)=21,2 м

2. Определяются габаритные размеры защищаемого объекта

φ=arcsin =arcsin =28,3^O

cosφ=cos28,3^O=0,88

А=2r_x*cosφ= 2*21,2*0,88=37 м

А*В*Н =37 * 12 * 10 м

3. Определяется возможная поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты.

N поражений. Параметры для зоны молниезащиты А -А*В*Н =37 * 12 * 10 мN =  поражений

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 Курсовой проект по теме  «Проектирование электроснабжения участка электромеханического цеха предприятия» рассчитан согласно рекомендованным методикам. В процессе выполнения курсового проекта изучена техническая и справочная литературу, составлены однолинейные и развернутые схемы электроснабжения. Рассчитаны сменные и максимальные активные, реактивные и полные нагрузки электроприемников методом коэффициента использования и коэффициента максимума. Все коэффициенты выбраны из справочной литературы, с условием всех требований ПУЭ.

Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности в проектируемом цехе была предусмотрена и рассчитана комплектная конденсаторная установка.

Рассмотрена охрана труда для персонала по обслуживанию систем электроснабжения.

В процессе выполнения данного курсового проекта мною была спроектирована система электроснабжение электромеханического цеха.

По всем показателям проверки оборудование, аппараты защиты, а также силовая сеть подходят к использованию.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПМ.01 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТЫХ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ И РЕМОНТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

МДК.01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование

 

Проектирование электроснабжения участка электромеханического цеха предприятия

КП 13.02.11 133 ПЗ

 

13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отрослям)

 

 

 Обучающийся       А.В. Малыхин грЭ-17______________

                                                                              (подпись)

 Руководитель        Н.А. Исаева             ______________

                                                                              (подпись)

 

 Дата защиты «____»__________________

 Оценка работы_______________________

Семилуки

2020

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Повышению надежности работы электрооборудования в процессе эксплуатации в значительной степени способствует правильная организация и своевременнее проведение технического обслуживания (ТО) в полном объеме. Основной задачей ТО является поддержание электрооборудования в работоспособном состоянии. Работы по ТО проводят на месте установки электрооборудования.

Проведение ТО позволяет своевременно обнаруживать и устранять неисправности, возникающие в процессе эксплуатации электрооборудования, или причины, которые могут вызвать неисправности. Таким образом, в своей основе техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, направленным на обеспечение работоспособности электрооборудования и предупреждение возникновения и развития неисправностей. При обнаружении во время проведения ТО неисправностей, устранение которых требует разборки электрооборудования или применения специального оборудования, решается вопрос о необходимости проведения ремонта (текущего или капитального).

Некачественное и несвоевременное проведение ТО снижает работоспособность электрооборудования, увеличивает расходы на проведение ремонтов и повышает себестоимость продукции, выпускаемой с помощью электрифицированных машин и установок. При ТО электротехнический персонал сталкивается с необходимостью поиска неисправностей для определения причин отказов и восстановления работоспособности электрооборудования. Поиск неисправностей сравнительно простого по конструкции электрооборудования не вызывает особых трудностей.

Целью настоящего курсового проекта является проектирование электроснабжения электромеханического цеха с минимальными капитальными затратами, эксплуатационными издержками и обеспечение высокой безопасности. Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия.