Определение расчетной нагрузки силового пункта

РАСЧЕТ УЧАСТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

СБОРОЧНОГО ЦЕХА

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ЗАВОДА

Методические указания к курсовой работе для студентов

дневной формы обучения специальности 

Псков 2006 г.

Рекомендованы к изданию методическим Советом Псковского политехнического института

____ __________2006 г.

 Протокол № ____

Составитель:ст. преподаватель Федоров А.А.

       Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения, выполняющих проект по курсу “Электроснабжение”, и могут быть использованы при дипломном проектировании и самостоятельной работе.

       Указания являются руководством к рациональному пользованию учебной и справочной литературой, систематизирующим многочисленные источники. В них рассматриваются вопросы определения расчетных нагрузок, выбора схем внутрицехового, внутризаводского и внешнего электроснабжения, расчетов электрических сетей, размещения компенсирующих устройств, выбора трансформаторов, защитной и коммутационной аппаратуры, а также указываются требования к оформлению расчетно-пояснительной записки и чертежей проекта.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание. 4

Указания к решению.. 10

Светотехнический расчет. 10

Расчет силовой сети цеза. 12

Определение расчетной нагрузки силового пункта. 12

Выбор силового пункта. 13

Выбора кабеля, питающего силовой пункт. 15

Выбор трансформаторной подстанции. 16

Выбор сечения кабеля питающего трансформаторную подстанцию. 16

Задание

I. Выполнить светотехнический расчет осветительной установки и расчет осветительной сети сборочного цеха машиностроительного завода.

II. Провести расчет силовой сети сборочного цеха машиностроительного завода.

Для светотехнического расчета осветительной установки необходимо:

1. Определить минимальную нормируемую освещенность Е_Н и разряд зрительных работ. Определить коэффициент запаса.

2. Наметить расчетную высоту подвеса светильников.

3. Выбрать тип источника света, обеспечивающий минимум приведенных затрат.

4. Выбрать один или несколько типов светильников для намеченного источника света. Для выбранных типов светильников определить тип КСС и кпд.

5. Определить диапазон оптимальных расстояний между светильниками

6. Наметить варианты размещения светильников и выполнить эскиз размещения светильников на миллиметровке. Определить число светильников или число рядов люминесцентных светильников.

7. Определить индекс помещения и коэффициенты отражения пола, стен, потолка.

8. Определить коэффициент использования светового потока для данного помещения.

9. Определить коэффициент использования светового потока для конкретного светильника.

10. Рассчитать световой поток каждого светильника или ряда люминесцентных светильников.

11. Выбирать лампу со стандартным световым потоком Ф_ст.

12. Вычертить:

план осветительной сети цеха (формат А3);

Для расчета осветительной сети необходимо:

1. Определить нагрузку освещения.

2. Выбрать схему питающей и групповых сетей.

3. Выбрать групповые щитки освещения с коммутационными аппаратами.

4. Определить сечение проводов и кабелей по потере напряжения.

5. Проверить выбранные сечения по току нагрузки и механической прочности.

6. Определить токи срабатывания аппаратов защиты и согласовать их с сечением проводов.

7. Провести разработку мероприятий по повышению коэффициента мощности в сетях газоразрядных ламп высокого давления.

Исходные данные приведены в таблице № 1.1.

Таблица № 1.1

Для участка электрической сети сборочного цеха машиностроительного завода, приведенной на рис. 1 необходимо:

 Определить расчетную нагрузку силового пункта (СП) и выбрать его тип и мощность.

Выбрать сечение и марку кабеля, питающего силовой пункт (СП).

Выбрать тип и номинальную мощность трансформаторной подстанции (ТП).

Выбрать сечение и марку кабеля, питающего трансформаторную подстанцию (ТП).

Выбрать тип и мощность выключателя (В), установленного в начале кабельной линии(КЛ1), напряжением 10 кВ.

Определить уровень напряжения на шинах низкого напряжения ТП при условии, что напряжение источника питания (ИП) составляет = 10,3 кВ, а трансформатор ТП работает на ответвлении + 2,5 %;

 Проверить возможность замены асинхронного двигателя АД₁ двигателем со следующими паспортными данными: P= 40 кВт; cosj = 0,83; к.п.д. = 0,905, кратность пускового тока К_п = 5,9.

Вычертить:

схему силовой сети цеха (формат А3);

Исходные данные вариантов приведены в таблицах № 2.1 - № 2.3.

Сведения о нагрузке силового пункта

Таблица № 2.1

Сведения о нагрузке трансформаторной подстанции ТП

Таблица № 2.2

Сведения о кабельных линиях

Таблица № 2.3

Указания к решению

Светотехнический расчет

Задачей светотехнического расчета осветительной установки является определение числа и мощности источников света, необходимых, для создания нормируемых уровней освещенности. Для расчета равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов применяется метод коэффициента использования.

При расчете по этому методу световой поток ламп Ф (люмен) в каждом светильнике, необходимый для создания заданной ми­нимальной (нормируемой) освещенности Е_н (люкс) определяется по формуле:

             (1)

где k — коэффициент запаса:

S — площадь освещаемой поверхности, м²;

Z — поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения; если , то можно принимать z = l,l для люминесцентных ламп; z = l,15 для ламп накаливания; ;

Е_ср — средняя освещенность, лк;

N — число светильников;

 — коэффициент использования светового потока.

По значению Ф выбирается; стандартная лампа с потоком Ф_СТ так, чтобы выполнялось условие

       (2)

При невозможности выбора лампы с таким потоком корректируется число светильников.

При расчете освещения, выполненного люминесцентными лампами, первоначально намечается число рядов , которое соответствует N в формуле (1); в этом случае под Ф понимают поток ламп одного ряда. Число светильников в ряду Np определяется по формуле:

,                   (3)

где n_Л — число ламп в светильнике;

Ф_СТ – стандартный световой поток лампы (лм).

Далее сопоставляют суммарную длину Np светильников с длиной помещения А. Если

,

где l_СВ — длина одного светильника; ориентировочно , то устанавливают непрерывный ряд светильников («встык»).

Если

,

то необходимо применить более мощные лампы (с большим Ф_ст), или увеличить число рядов; можно компоновать ряды из сдвоенных, строенных светильников.

Если

,

то светильники размещают равномерно вдоль длинной стены цеха ряд с разрывами между светильниками. При этом рекомендуется, чтобы расстояние между светильниками вряд отвечало условию:

       Коэффициент использования светового потока определяет долю излучаемого лампами светильников светового потока, падающую на расчетную поверхность. Его величина зависит от типа светильника (типа его КСС), отражающей способности поверхностей помещения, геометрических размеров помещения, расчетной высоты h. Геометрические размеры помещения учитываются индексом помещения i:

                 (4)

где А и В – длина и ширина помещения, м.

        Величина коэффициента использования для конкретного светильника определяется по формуле

                                    (5).

       Значения кпд светильников  приведены в справочной литературе.

       Если определенный в результате расчета световой поток Ф не позволяет подобрать лампу со стандартным потоком Ф_СТ , отвечающую условию (2), то следует увеличить число светильников одним из следующих способов.

1. Удвоить число светильников, размещая в каждой точке подвеса по 2 светильника (или применяя сдвоенные ряды люминесцентных ламп).

2. Изменить число рядов путем изменения расстояния между ними; или изменить число светильников в ряду, также изменяя расстояние между ними. При этом нужно следить, чтобы величина находилась в пределах рекомендуемых значений.

3. Удвоить число светильников вдоль коротких стен цеха или расположить там дополнительные поперечные ряды светильников.

Расчет силовой сети цеха

Определение расчетной нагрузки силового пункта

Силовая электрическая нагрузка рассчитывается в табличной форме методом упорядоченных диаграмм.

Предварительно все электроприемники делятся на характерные группы. Для электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме, прежде необходимо привести мощность, заданную в исходных данных, к номинальной мощности длительного режима. Значения коэффициентов использования К_и и мощности cosj для отдельных групп электроприемников выбираются по справочникам.

Средняя нагрузка каждой j–ой группы электроприемников определяется по формуле:

 ,

где Р_нi – номинальная мощность одного электроприемника; К_иj – коэффициент использования j–ой группы; Р_нj – номинальная мощность j–ой группы.

Далее определяется средневзвешенный коэффициент использования К_и :

 ,

где Р_см , Р_н – соответственно средняя и номинальная мощности узла электроснабжения.

       Чтобы вычислить расчетную активную нагрузку по формуле

,

необходимо определить эффективное число n_э  электроприемников в узле

       Если отношение номинальных мощностей наиболее мощного (Р_нмах) и наименее мощного (Р_нмin) электроприемников, входящих в узел или группу,

,

то допускается считать n_э = n, если n > 4 (где n – действительное число электроприемников).

       При m > 3 и K_и > 0,2 можно пользоваться формулой:

 .

В случае, если найденное по этой формуле число n_э окажется больше чем n, следует принять

n_э = n .

Значение коэффициента максимума К_м в зависимости от значений n_э и К_и определяется по справочникам.

Расчетная максимальная реактивная нагрузка определяется следующим образом:

при n_э < 10 Q_р=1,1 Q_см

при n_э > 10 Q_р= Q_см

Полная расчетная мощность узла равняется:

,

этой мощности соответствует ток

,

где U_н – номинальное напряжение сети.

Выбор силового пункта

Для выбора силового пункта необходимо рассчитать номинальные токи предохранителей или автоматов и их токи срабатывания (номинальные токи плавких вставок предохранителей и уставки тепловых и (или) электромагнитных расцепителей автоматов).

Выбор предохранителей в электрической сети до 1 кВ определяется следующими требованиями:

1. Номинальный ток плавкой вставки должен удовлетворять условию:

I_нв > I_р ,

где I_р – расчетный ток в начале защищаемой линии.

2. Номинальный ток плавкой вставки должен также удовлетворять условию обеспечения пуска электродвигателей

I_нв > I_пик / К_пл ,

где I_пик – пиковый ток.

Для одного электродвигателя, подключенного к линии, I_пик = I_пуск , для группы двигателей, подключенных к линии

I_пик = I_р + ( К_пуск - 1 ) I_нmax ,

где I_пуск – пусковой ток электродвигателя ; I_р – расчетный ток в линии, питающей группу электродвигателей; I_нmax – номинальный ток самого мощного двигателя в группе; К_пуск –кратность пускового тока двигателя по отношению к номинальному.

Коэффициент К_пл принимается равным К_пл = 2,5 (легкий пуск или питание нескольких электродвигателей), К_пл = 1,6 (тяжелый пуск), К_пл = 2 (средний пуск).

3. Для обеспечения защиты проводников линии ток плавкой вставки должен быть согласован с допустимым током проводника

К_сн I_доп > К_з I_нв .

4. Для обеспечения безопасности людей необходимо, чтобы выполнялось условие:

3 I_нв <  I_к⁽¹⁾ ,

где I_к⁽¹⁾ – ток однофазного КЗ (петли “фаза–нуль”) в конце защищаемого участка сети.

Последнее представляет собой проверку на срабатывание схемы защитного зануления.

Установка токов срабатывания максимальных защит на автоматических выключателях выбирается по следующим условиям.

Для автоматических выключателей серии А–3100 и А–3700:

1. Защита от перегрузки осуществляется выбором уставки теплового расцепителя

I_тепл > I_р

I_тепл > 1,5 I_доп ,

где I_тепл – величина уставки теплового расцепителя автомата.

2. Защита от короткого замыкания осуществляется выбором уставки электромагнитного расцепителя (при 15 % –ной погрешности в токе срабатывания)

I_мгнов > 1,25 I_пик ,

где I_мгнов – величина тока уставки электромагнитного (мгновенного) расцепителя.

3. Для обеспечения защиты проводов линии уставка расцепителя должна удовлетворять условию:

I_мгнов < 4,5 I_доп .

4. По условию обеспечения безопасности людей в случае применения автоматических выключателей переменного тока до 100 А

1,4 I_мгнов < I_к⁽¹⁾ ;

– при установке автоматов с номинальным током более 100 А

1,25 I_мгнов < I_к⁽¹⁾ ;

– для автоматов с обратной зависимой от тока характеристикой времени срабатывания

3 I_мгнов < I_к⁽¹⁾ .

       В случае применения автоматических выключателей серии АВМ защита от перегрузки и коротких замыканий обеспечивается выбором уставок расцепителей по следующим условиям:

– для расцепителя типа 1

I_мгнов > 1,25 I_пик ;

– для расцепителей типа 2 и 3

I_расц²⁽³⁾ « I_кз

t_ср > 1,5 t_пуск ,

здесь I_кз – максимальный ток короткого замыкания на защищаемом участке.

После выбора уставки расцепителя определяется его время срабатывания t_ср при кратности тока I_пуск/I_расц по кривым [11, стр. 657].

Для выключателей серии “Электрон” с полупроводниковыми реле максимальной токовой защиты, характеристики t_ср = f(I/I_уст) которых настраиваются непосредственно в эксплуатации, условия выбора

I_н > I_р .

Кроме соблюдения указанных выше условий для аппаратов защиты должны соблюдаться условия проверки их на отключающую способность при коротком замыкании

I_{откл.пред} > I_кз .

Из справочной литературы выбираем силовой пункт по токам аппаратов защиты и числу отходящих линий.