Электрооборудование и электроснабжение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Мурманской области

"Оленегорский горнопромышленный колледж"

 

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ГОРНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ (ПРЕДПРИЯТИЙ)

Методические указания по курсовому проектированию

для студентов очной, заочной и очно-заочной формы  обучения

по специальности 13.02.11 "Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования"

 

 

Составитель:

Корзина Екатерина Анатольевна

преподаватель общепрофессиональных дисциплин и МДК профессиональных модулей

Оленегорск

2018

СОДЕРЖАНИЕ

 

ПРЕДИСЛОВИЕ	3
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА	4
ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОЯНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ	6
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЁТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ	7
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3 ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

В учебном плане специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования. Горная промышленность» предусмотрена дисциплина «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий» с выполнением курсовой работы.

Требования к выполнению курсовой работы соответствуют стандарту «Системы управления качеством подготовки специалистов».

Целью курсового проектирования является приобретения студентами опыта самостоятельного расчёта и выбора электрооборудования, систем электроснабжения горных предприятий и навыков пользования справочной и нормативной документацией.

Темы курсовых работ должны соответствовать объёму теоретических знаний и практических навыков, полученных студентами в процессе обучения и на производственной практике, и включать вопросы, с которыми студенты могут встретиться в профессиональной деятельности. Задание на курсовое проектирование должно выдаваться в соответствии с оборудованием горного предприятия, на котором студенты проходят производственную практику, и может включать в себя как расчёт электроснабжения определённого участка предприятия, так и расчёт и выбор определённого электрооборудования.

Данное пособие определяет объём, содержание и порядок выполнения курсовых работ по дисциплине «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий».

В состав курсовой работы входят:

● Расчётно-пояснительная записка;

● Графическая часть, оформленная в виде схем, графиков, чертежей.

Расчётно-пояснительная записка в соответствии с ГОСТ 1.105. должна содержать не менее 30 – 35 страниц печатного текста, включающего в себя технические расчёты и характеристики проектируемого оборудования или систем электроснабжения.

Структура расчётно-пояснительной записки включает в себя:

● Титульный лист;

● Задание на выполнение курсового проекта (выдаётся преподавателем);

● Содержание работы;

● Введение (краткая характеристика горного предприятия, цели проектирования);

● Содержательная часть записки (необходимые расчёты, выполненные по разделам содержания);

● Список использованных источников.

Расчётно-пояснительная записка может быть выполнена в компьютерном виде или от руки на листах формата А4. Содержание разделов расчётно-пояснительной записки должно соответствовать содержанию разделов задания.

Графическая часть представляет собой чертежи, выполненные в соответствии с ЕСКД на листах ватмана формата А1 или в электронном виде.

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

1)  1 ^й лист – титульный, не номеруется, но считается за первый лист.

2)  2^й лист – рецензия, лист с рамкой, без штампа, не номеруется, при подсчёте страниц не учитывается.

3) 3 ^й лист – задание, вкладывается после титульного листа, не номеруется, при подсчёте страниц не учитывается, выдаётся преподавателем.

4) Оформление содержания

А) 3 ^й лист – содержание начинается со страницы №2. Штамп 40х185 мм, рамка 5х5х5х20 мм.

Б) От рамки до названия не менее 1 см.

В) Название слева с красной строки, шрифт 12 или 14, (весь документ, кроме таблиц, выполняется одним и тем же шрифтом). Интервал одинарный или полуторный, первая буква заглавная, точка не ставится.

Г) От названия до перечисления разделов не менее 1 см.

Д) Слева от рамки до списка красная строка – 15 – 18 мм.

Е) Введение, заключение, список использованных источников не номеруются, в содержании ставятся без номера, порядковый № страницы указывается.

Ж) Справа до рамки не менее 0,5 см.

З) Перечисление разделов и подразделов в содержании – буквы заглавные и прописные, точки после названий не ставятся, напротив названия - номер страницы, одинарные пробелы. Названия разделов и подразделов должны быть одинаковыми в задании, содержании и в тексте.

И) В штампе указывается – название темы курсового проекта, название учебного заведения - ГАПОУ МО ОГПК, шифр профессии: КР ЭС 13.02.11.51.2019 П3, проверил (Ф.И.О. преподавателя), Н.контр. (Ф.И.О. рецензента по оформлению технической документации), выполнил – Ф.И.О. студента. Лист 2, листов – общее количество (последний лист – Список использованных источников), листов содержания может быть несколько, остальные номеруются в обычном порядке, штамп маленький. В штампе надписи не должны касаться линий. Расстояние от текста до штампа не менее – 1 см.

5) Название курсовой работы должно быть на обложке, титульном листе, в задании, в большом   штампе.

6) Оформление разделов:

А) Каждый раздел начинается с нового листа, название с левой стороны с красной строки, первая буква названия заглавная, номер раздела перед названием без точки, после названия точка не ставится, справа от названия указывается номер литературы в скобках на расстоянии 3 мм от рамки, после названия одинарный пробел, подразделы начинаются с абзаца (красная строка), одинарный пробел, затем номер и название подраздела, после него - одинарный пробел. 

Б) Текст начинается с новой строчки с красной строки.

В) При выполнении необходимых расчётов привести формулы расчёта с единицами измерения и пояснениями всех буквенных обозначений и пример расчёта без использования буквенных обозначений. Формулы и примеры расчёта располагать посередине листа. Однотипные расчёты не приводить, а результаты вычислений свести в таблицы. Применяется сквозная нумерация всех формул. Номер формулы ставится в скобках и размещается справа от формулы на расстоянии 3 мм от рамки.

Г) Оформление таблиц: название сверху, близко к таблице. Если таблица одна, она не номеруется, если несколько – оформляется таким образом: Таблица 1 – название таблицы с прописной буквы. Точка после названия не ставится. Размер шрифта во всех таблицах должен быть один и тот же (может быть меньше, чем основной шрифт). Расстояние справа и слева от рамок не менее 3 мм. Расстояние до текста – 1 см. Таблицы помещаются в конце раздела. Нумерация таблиц сквозная.

Д) Формулы, таблицы, графики и чертежи для расчётной записки выполняются с использованием средств WORD или выполняются на миллиметровой или белой бумаге в соответствии с ГОСТом. Если таблицы, графики и чертежи занимают весь лист, их оформляют в виде приложений и помещают в конце курсового проекта. Приветствуется выполнение чертежей и пояснительных записок в электронном варианте с презентацией курсового проекта.

 

 

ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОЯНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЁТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ВВЕДЕНИЕ

 

Дать общую характеристику горного предприятия и участка, для которого производится расчёт схемы электроснабжения.

К основным характеристикам нагрузок относятся:

● Номинальная активная мощность электроприемника Р_пасп, указывается в паспорте электрооборудования. Для многодвигательных электроприёмников под номинальной активной мощностью понимается сумма номинальных мощностей всех его электродвигателей. Для выбора электроприёмников с повторно-кратковременным режимом работы номинальная активная мощность определяется для стандартного ПВ электродвигателей в каталогах при заданном ПВ в зависимости от продолжительности включения по формуле:

 

Р_ном = Р_пасп ∙ , кВт

 

● Номинальная реактивная мощность электроприемника Q - индуктивная

мощность электроприемника, потребляемая из сети, со знаком (+) и ёмкостная мощность электроприемника, отдаваемая в сеть, со знаком (-) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, для электроприёмников с повторно-кратковременным режимом работы определяется для стандартного ПВ электродвигателей в каталогах при заданном ПВ в зависимости от продолжительности включения по формуле:

 

Q_ном = Q_пасп ∙  , кВАр

 

● Полная мощность электроприемника S при номинальной активной мощности и номинальном напряжении для электроприёмников с повторно-кратковременным режимом работы определяется для стандартного ПВ электродвигателей в каталогах при заданном ПВ в зависимости от продолжительности включения по формуле:

 

S_ном = S_пасп ∙  , кВ∙А

 

● Ток I, протекающий в системах электроснабжения, А.

 

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Категории электроприёмников

 В отношении обеспечения надёжности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приёмники электрической энергии, согласно ПУЭ глава 1.2 подразделяются на категории:

- I категория – приёмники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный материальный ущерб, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции или длительным расстройством сложного технологического процесса. Недопустим или допустим на время автоматического включения резерва;

- II категория – приёмники, перерывы в электроснабжении которых связан с существенным недоотпуском продукции, простоем людей, механизмов, промышленного транспорта. Перерыв в электроснабжение допустим на время работы АВР или на время включения резерва оперативным персоналом;

- III категория – приёмники, не подходящие под определения I и II категорий. Должны иметь в наличие складской резерв, который должен быть установлен в течение суток;

 

Характеристика потребителей

Дать краткую характеристику потребителей заданного участка производства.

 

Пример:

 Вентилятор является воздуходувной машиной и применяется для вентиляции производственных помещений и др. Электропривод вентилятора характеризуется равномерной и длительной нагрузкой. При небольших мощностях можно использовать АД с К.З. ротором, а при мощности выше 150 кВт желательно ставить СД. Вентилятор относится к потребителям I категории.

 Транспортёр – это электрическое устройство, служащее для перемещения грузов на небольшие расстояния. Привод осуществляется в основном асинхронными двигателями с фазным ротором. Работает в продолжительном режиме и относится к потребителям I категории.

 

  Выбор рода тока и напряжения

 Выбор тока

 Выбор рода тока зависит от применяемых электроустановок: электродвигателей, трансформаторов, освещения и т. д. и может быть:

- переменным током промышленной частоты 50 герц;

- переменным током с частотой, отличной от 50 герц для питания специальных двигателей (в этом случае требуются преобразовательные установки);

- постоянным током для питания сварочных установок, электродвигателей, электролизных ванн (в этом случае требуются выпрямительные установки).

 

Выбор напряжения

Выбор того или иного стандартного напряжения определяет построение всей системы электроснабжения промышленных предприятий. Электроустановки по величине напряжения бывают до 1000 вольт и свыше 1000 вольт. Для уменьшения потерь электроэнергии в цеховых сетях следует применять напряжение не ниже 380 вольт. Система 380-220 вольт (звезда с глухо заземлённой нейтралью) даёт возможность совместного питания электродвигателей и систем освещения и имеет относительно низкое напряжение 220 вольт между проводом и землёй. Для питания мощных двигателей до 700 киловатт целесообразно применять напряжение 660 вольт. При выборе напряжения цеховых сетей необходимо учитывать технологические особенности производства.

Напряжение не выше 42 (36 или 24 вольта) вольт применяется в помещениях с повышенной опасностью для стационарного местного освещения и для ручных переносных светильников.

Выбор напряжения выше 1 кВ производиться в зависимости от мощности электроустановок предприятия одновременно с выбором всей схемы электроснабжения. Для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутри предприятия используется напряжение 6 и 10 кВ.

 Напряжение 35 кВ используется для создания центров питания предприятий средней мощности, если распределительные сети этих предприятий выполняются на напряжение 6-10 кВ, а так же для электроснабжения крупных удалённых (5-20 км) электроприёмников на это напряжение.

 

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Где

I_д – длительно допустимый ток выбранного кабеля, А;

к_з = 1,3 – коэффициент запаса;

I_р.расц - расчётный ток расцепителя автомата, А.                                                     

 

Где

I_д - длительно допустимый ток выбранного кабеля, А;

I_р.расц  - расчётный ток расцепителя автомата питающей линии сборки освещения, А;

к_з – коэффициент запаса, равный 1,3.

 

Таблица - Результаты расчёта параметров токов короткого замыкания

 

Точки КЗ	Iкз,, кА	iуд., кА	Iуд., кА	Sкз., МВ∙А
К1
К2
К3
К4
К5
К6

 

 

Защита от внешних К.З.

Ток срабатывания реле определяется по формуле:

 ,

где

I_ср.р - ток срабатывания реле, А;

k_н - коэффициент надёжности, k_н = 1,1-1,2;

k_возв - коэффициент возврата реле, k_возв = 0,85;

k_сх - коэффициент схемы, k_сх = 1;

k_с.з - коэффициент срабатывания защиты, k_с.з = 2;

k_т.т - коэффициент трансформации трансформатора тока;

I_мах - максимальный ток нагрузки, А.

Максимальный ток нагрузки определяется по формуле:                                   

 ,

где

 максимальный ток нагрузки, А;

S_max - максимальная мощность на низком напряжении с освещением с учётом потерь, кВ∙А;

U_вн.ном - номинальное напряжение на высокой стороне трансформатора, кВ.

Выбирается реле типа _____________ I_ср.р   ____ А

Коэффициент чувствительности определяется по формуле:

 ,

где

 - коэффициент чувствительности реле;

I_{кз.прив} – приведённый ток К.З., А;

k_т.т - коэффициент трансформации трансформатора тока;

I_ср.р - ток срабатывания реле, А.

 ,

где

I_кз – ток К.З. в данной точке схемы, А;

k_т.с. - коэффициент трансформации силового трансформатора.

k_т.с. =

Определяется величина токовой отсечки:

 ,

где 

 - величина токовой отсечки, А;

 - коэффициент надёжности, k_н = 1,1-1,2;

I_{кз.прив} – приведённый ток К.З., А;

k_т.т - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Выбирается реле типа ___________ I_ср.р   _____ А

 

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

 ,

где

I_ср.з - ток срабатывания защиты, А;

k_н - коэффициент надёжности, k_н = 1,05;

 максимальный ток нагрузки, А;

k_возв - коэффициент возврата, k_возв = 0,85.

Выбирается реле типа _____ I_ср.р  ____ А

 

Коэффициент чувствительности определяется по формуле:

,

где

 - коэффициент чувствительности реле;

I_{кз.прив} – приведённый ток К.З., А;

k_т.т - коэффициент трансформации трансформатора тока;

I_ср.з - ток срабатывания защиты, А

 

Расчет защитного заземления

Исходные данные:

Грунт- песок с валунами,

Климатическая зона - 1,

Сопротивление естественного заземлителя R_е, Ом, задается в зависимости от типа естественного заземлителя с учётом величины удельного сопротивления грунта в пределах 4,5 - 14 Ом.

Нормальное сопротивление заземляющего устройства R_З = 4 Ом,             

Искусственный заземлитель (выбирается труба или уголок),

Т.к. R_е > R_З., то необходимо искусственное заземление.

 

Определяется сопротивление растеканию искусственного заземления по формуле:

R_и. = ,

где

R_и. - сопротивление растеканию искусственного заземления, Ом;

R_з- нормальное сопротивление заземляющего устройства, Ом;

R_е- сопротивление естественного заземлителя, Ом.

Определяется расчётное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей по формуле:

r_расч.в. = К_с1∙r_гр.,

где

r_расч.в.-  расчётное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей, Ом∙м;

r_гр - удельное сопротивление грунта, для данного грунта r_гр = 300 Ом∙м;                                                                                                         

К_с1 - коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей, для данной климатической зоны К_с1 = 1,65.        

Определяется расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтальных полос по формуле:

r_расч.г. = К_с2∙r_гр,  ,

где 

r_расч.г.-  расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей, Ом∙м;

К_с2- коэффициент сезонности для горизонтальных полос, для данной климатической зоны К_с2 = 5,5.

Определяется сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя из арматурной стали или трубы по формуле:

R_в. = ,

где

R_в - сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя из арматурной стали или трубы, Ом∙м; 

r_расч.в.-  расчётное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей, Ом∙м;

l - длина вертикального заземлителя, l = 2-3 м;

d – наружный диаметр вертикального заземлителя, м;

 t¹ – глубина заложения вертикальных заземлителей (расстояние от поверхности земли до середины электрода), t = (0,5-0,7) ∙ l/2, м.

Для одного вертикального заземлителя из угловой или полосовой стали сопротивление растеканию определяется по формуле:

R_в. = ,

где

R_в - сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя из угловой или полосовой стали, Ом∙м; 

В – ширина полосы или стороны уголка, м;

l - длина вертикального заземлителя, l = 2-3 м;

r_расч.в.-  расчётное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей, Ом∙м;

t¹ – глубина заложения вертикальных заземлителей (расстояние от поверхности земли до середины электрода), t = (0,5-0,7) ∙ l/2, м.

Определяется количество вертикальных заземлителей по формуле:

n_в.= ,

 где

n_в - количество вертикальных заземлителей, штук;

h_в- коэффициент использования вертикальных заземлителей, h_в = 0,64-0,69;

R_в - сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя из арматурной стали или трубы, Ом∙м;

R_и. - сопротивление растеканию искусственного заземления, Ом.       

Определяется длина соединительной полосы по формуле:

l_г = 1,05∙n_в∙а,

где

l_г - длина соединительной полосы горизонтального заземлителя, м;

а- расстояние между вертикальными заземлителями, принимается равным 1/3 длины вертикального заземлителя, м.

n_в - количество вертикальных заземлителей, штук.

Определяется сопротивление растеканию горизонтального заземлителя из угловой или полосовой стали по формуле:

R_г. = ,

где

R_г. - сопротивление растеканию горизонтального заземлителя из угловой или полосовой стали, Ом∙м;  

В – ширина полосы или стороны уголка, м;

l_г - длина соединительной полосы горизонтального заземлителя, м;

t - расстояние от поверхности земли до вертикального заземлителя, м.

Определяется действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования по формуле:

R¹_г =

где

R¹_г - действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования, Ом∙м;  

h_г.- коэффициент использования вертикальных заземлителей, h_в = 0,41.

R_г. - сопротивление растеканию горизонтального заземлителя из угловой или полосовой стали, Ом∙м.        

Уточняется сопротивление растеканию вертикального заземлителя с учетом сопротивления горизонтального заземлителя по формуле:

R¹_в = ,

где

R¹_в - сопротивление растеканию вертикального заземлителя с учетом сопротивления горизонтального заземлителя, Ом∙м;

R¹_г - действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования, Ом∙м;  

R_и. - сопротивление растеканию искусственного заземления, Ом.                              

Определяется уточненное число вертикальных заземлителей по формуле:

n_в¹ = ,

где 

n_в¹ - уточненное число вертикальных заземлителей, штук;

R¹_в - сопротивление растеканию вертикального заземлителя с учетом сопротивления горизонтального заземлителя, Ом∙м;

R_в - сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя из арматурной стали или трубы, или из угловой, или полосовой стали, Ом∙м;

 

Принимается к установке _____ число вертикальных заземлителей (уголок № или труба)

 

 

ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

 

Вопросы техники безопасности при эксплуатации электрооборудования

Вопросы техники безопасности рассматриваются применительно к выбранному электрооборудованию (ТБ при обслуживании ТП, высоковольтных и низковольтных сетей и их оборудования).

Вопросы технической эксплуатации электрооборудования

Вопросы технической эксплуатации рассматриваются применительно к выбранному электрооборудованию (обслуживание ТП, высоковольтных и низковольтных сетей и их оборудования).

 

Тип реле