Методические указания к курсовой работе 1 страница

Задание к курсовой работе

Введение

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Методические указания и задания к выполнению курсовой работы

для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика очной формы обучения

Алматы 2007

СОСТАВИТЕЛИ: Р.Н. Бозжанова, О.П. Живаева. Электроснабжение. Методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения специальности 050718 – Электроэнергетика. - Алматы, АИЭС, 2008. – 35 с.

Данная разработка включает в себя задания, методические указания по выполнению курсовой работы, справочные данные и перечень рекомендуемой литературы.

Содержание

Введение…………………………………………………………………….
1 Задание к курсовой работе………………………………………………
2 Методические указания по выполнению курсовой работы…………..
Приложение А………………………………………………………………
Приложение Б………………………………………………………………
Приложение В………………………………………………………………
Приложение Г………………………………………………………………
Приложение Д………………………………………………………………
Приложение Е………………………………………………………………
Приложение Ж………………………………………………………………
Приложение З………………………………………………………………
Список литературы………………………………………………………..

Дисциплина «Электроснабжение» является важнейшей профилирующей дисциплиной, входящей в базовый компонент учебного плана специальности 050718 – Электроэнергетика. Эта дисциплина является продолжением курса «Электроэнергетика», поэтому практические занятия и курсовая работа предусмотрены для углубленного повторения и закрепления материала по расчету электрических нагрузок в установках до 1 кВ. В данном курсе предусмотрены лекции (34 часа), практические занятия (8 часов), лабораторные работы (16 часов) и курсовая работа, предполагающая самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины. Общий объем курса составляет 135 часов, из них аудиторных 58 часа.

Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины является подготовка специалиста высокой квалификации, способного выполнять все задачи, связанные с обеспечением потребителей промышленных предприятий надежным, современным и экономичным электроснабжением при нормированном качестве электроэнергии.

Задачами изучения основных разделов дисциплины является освоение методик расчетов электрических нагрузок, расчетов компенсации реактивной мощности, составление схем цеховых и внутризаводских сетей. Большое внимание уделяется изучению вопросов связанных с расчетами электроснабжения потребителей, имеющих специфическую нагрузку.

Задания на курсовую работу разбиты на 50 вариантов. Вариант задания выбирается в зависимости от двух последних цифр шифра зачетной книжки студента. Например, несколько студентов имеют шифры 127, 177 или 03, 353. Первые два студента выполняют вариант 27 /77-50=27/; другие два студента - вариант 3 /53-50=3/.

Исходными данными для выполнения курсовой работы является план цеха (рисунки 2-9) с расставленным технологическим оборудованием и ведомостью электроприемников (таблица 2).

Для одного из цехов промышленного предприятия, план которого приведен ниже, произвести перечисленные мероприятия и расчеты с выбором схем и электрооборудования электрической сети.

1 Наметить узлы питания электроприемников (силовые шкафы, распределительные шинопроводы).

2 Определить силовые нагрузки по узлам питания, осветительную нагрузку и расчетную нагрузку по цеху в целом методом коэффициентов использования и максимума.

3 Выбрать схему питающей и распределительной сетей цеха.

4 Выбрать число и мощность трансформаторов, место расположения цеховой подстанции.

5 Определить сечение и марку проводов, кабелей и шин сети цеха.

6 Произвести выбор электрической аппаратуры и рассчитать токи плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов.

7 Начертить план силовой электрической сети цеха.

8 Начертить схему силовой питающей и распределительной сетей цеха с указанием сечения проводов, кабелей, параметров отключающей и защитной аппаратуры и электроприемников.

9 На расчетной однолинейной схеме питающей и распределительной сетей цеха до 1 кВ указать параметры сети, защитных аппаратов, нулевого провода от КТП до наиболее удаленного мощного электродвигателя, расчетные и пиковые токи.

10 Определить трех-, двух- и однофазные токи короткого замыкания в намеченных точках К1, К2 и К3. Принять условно мощность к.з. на высшей стороне цеховых трансформаторов в пределах 100¸150 МВА. Однофазные к.з. рассчитать дважды: при схеме трансформатора D/U_о - 11 и схеме U/U_о - 12.

11 Проверить выбранные автоматы и предохранители по отключающей способности.

2.1 На плане цеха (рисунки 2-9) намечаются узлы питания: шкафы распределительные (ШР), силовые пункты (СП), распределительные шинопроводы (ШРА).

2.2 Все электроприемники цеха распределяются по узлам питания. При распределении необходимо учитывать:

а) максимально возможное число электроприемников, присоединенных к данному узлу питания (для шкафов силовых распределительных серии ШР-11 с плавкими предохранителями ПН2 – не более 8 электроприемников; для шкафов серии ПР8501 с автоматическими выключателями типа ВА – не более 12 электроприемников; для распределительных шинопроводов количество электроприемников зависит от номинального тока шинопровода) [6];

б) расстояние от электроприемника до узла питания должно быть возможно минимальным в целях экономии цветных металлов и снижения потерь напряжения;

в) электроприемники, мощностью 75 кВт и выше необходимо запитывать радиально от шин ТП или РП;

г) не допускать обратных перетоков мощности по цеху.

2.3 По каждому узлу питания разбить все присоединенные к нему электроприемники на группу А (электроприемники с переменным графиком нагрузки) и группу Б (электроприемники с практически постоянным графиком нагрузки). К электроприемникам группы Б могут быть отнесены, например, электродвигатели насосов водоснабжения, вентиляторов, нерегулируемых дымососов, нерегулируемых печей сопротивления, отопительные и нагревательные приборы и др. Принято относить к группе Б электроприемники, коэффициент использования которых не менее 0,6.

2.4 Расчет электрических нагрузок производится в таблице 1. Эта таблица является сводной как для подсчета силовых нагрузок по отдельным узлам питания, так и для шин ТП.

Таблица 1– Расчет нагрузок по цеху

№№ по плану

Наименование узлов питания и групп ЭП

n

Установленная мощность, кВт

m

Ки

сosφ/ tgφ

Средние мощности

Определение nэ при Ки<0,2; m>3

nэ

Км

Максимальная расчетная нагрузка

Iр, А

Одного ЭП

Суммарная

Рсм, кВт

Qсм. квар

n1

Рn1

Р*

n*

nэ*

Рм, кВт

Qм, квар

Sм, кВА

2.5 Порядок расчета и заполнения таблицы:

2.5.1 В графе 1 проставляются номера технологического оборудования согласно плана цеха.

2.5.2 В графу 2 для каждого узла питания записывается:

а) наименование и номер узла питания, для которых производится определение электрических нагрузок;

б) группа А и Б, причем, сначала производится расчет нагрузок всех электроприемников группы А, присоединенных к данному узлу питания, затем группы Б;

в) все электроприемники группы А, присоединенные к данному узлу питания, разбиваются на характерные группы, имеющие одинаковый режим работы (это электроприемники с одинаковыми коэффициентами К_и и cosφ). Существует три характерные группы: первая – с легким режимом работы (мощностью до 10 кВт); вторая – с нормальным режимом работы (мощностью от 10 до 20 кВт); третья – с тяжелым режимом работы (мощностью с выше 20 кВт и независимо от мощности – краны, прессы, конвейеры);

г) для каждой характерной группы указываются количество и мощность входящих в нее электроприемников;

д) для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы записываются паспортное значение ПВ;

е) электроприемники группы Б записываются под чертой после итоговой строки группы А.

2.5.3 В графе 3 записывается количество рабочих электроприемников.

2.5.4 В графу 4 по каждой характерной группе электроприемников записываются: при одинаковой мощности электроприемников – номинальная установленная мощность в киловаттах одного электроприемника, при электроприемниках различной мощности – номинальная мощность наименьшего и через тире наибольшего по мощности электроприемника в группе.

2.5.5 В графу 5 записывается суммарная установленная мощность электроприемников данной характерной группы, приведенная к ПВ=100%, в киловаттах:

для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в киловаттах с ПВ ¹ 100%

;

для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в киловольтамперах с ПВ ¹ 100%

где ПВ – номинальная паспортная продолжительность включения, в процентах;

для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в киловольтамперах

.

2.5.6 Графа 6 заполняется только в итоговой строке по всей группе А данного расчетного узла и используется для определения способа нахождения эффективного числа электроприемников n_э. Число m определяется по формуле

(1)

где P_н.макс., P_н.мин. – номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе А.

Точное значение числа m не требуется, достаточно определить m>3 или m ≤3.

2.5.7 Графа 7 – значение коэффициента использования.

2.5.8 В графе 8 в числителе записывается значение коэффициента мощности cosφ для данной характерной подгруппы, а в знаменателе соответствующий tgφ.

2.5.9 В графе 9 подсчитывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной подгруппы электроприемников по формуле

Р_см = К_И · Р_Н, кВт. (2)

2.5.10 В графе 10 подсчитывается средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной группы электроприемников по формуле

Q_см=Р_см · tgφ, квар. (3)

2.5.11 Для определения итоговой нагрузки узла питания необходимо определить средневзвешенное значение коэффициента использования по данному расчетному узлу для электроприемников группы А.

Для этого:

а) в графе 2 записывается под чертой слово «Итого» и подводятся итоги по графам 5,9 и 10;

б) по полученным данным определяется средневзвешенное значение коэффициента использования по данному расчетному узлу

К_и =. (4)

Полученный результат записывается в итоговую строку в графе 7.

2.5.12 Далее необходимо подсчитать эффективное число электроприемников n_э, для данного расчетного узла питания – графа 16 (графа 11,12,13, 14 и 15 являются вспомогательными для определения n_э).

Метод рекомендует следующие упрощенные способы определения n_э:

– при m ≤3 эффективное число электроприемников принимается равным их фактическому числу n: n_э= n;

– при m>3 и групповом коэффициенте К_и > 0,2 эффективное число электроприемников определяется по формуле

. (5)

В тех случаях, когда найденное по этой формуле n_э оказывается большим, чем фактическое число электроприемников n (графа 3), то следует принять n_э= n:

– при m>3 и групповом коэффициенте К_и < 0,2 эффективное число электроприемников определяется в следующей последовательности:

а) выявляется наибольший по мощности электроприемник данного узла питания;

б) в графе 11 проставляется n₁ – число электроприемников, подключенных к данному узлу, номинальная мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемника;

в) определяется суммарная мощность этих n₁ электроприемников и записывается в графу 12;

г) в графе 13 записывается значение , рассчитанное по формуле

; (6)

д) в графе 14 записывается значение n_* , рассчитанное по формуле

; (7)

е) в графу 15 заносится относительное значение n_э*=n_э / n, определяемое по таблицам [7] в зависимости от (графа 13) и n_* (графа14);

ж) в графе 16 определяется искомое значение эффективного числа электроприемников, которое равно

n_э = n_э* · n. (8)

2.5.13 Графа 17 – коэффициент максимума К_м определяется по таблицам [7,10] в зависимости от эффективного числа электроприемников n_э и средневзвешенного К_и.

2.5.14 Графа 18 – максимальная активная получасовая нагрузка от силовых электроприемников узла

Р_м = К_м · Р_см. (9)

При фактическом числе электроприемников в группе n≤ 3 активная мощность Р_м=∑ Р_н, реактивная мощность Q_м=0,75×SРн – для ЭП длительного режима (cosφ=0,8), Q_м=0,87×SРн – для ЭП повторно-кратковременного режима (cosφ=0,75).

2.5.15 Графа 19 – максимальная реактивная получасовая нагрузка от силовых электроприемников узла принимается равной:

– при n_э ≤ 10, Q_м =1,1 Q_см; (10)

– при n_э >10, Q_м =Q_см. (11)

2.5.16 Для электроприемников группы Б с практически постоянным графиком нагрузки К_м принимается равным единице и максимальная электрическая нагрузка – равной средней за наиболее загруженную смену.

Р_м =Р_см, Q_м =Q_см. (12)

2.5.17 Суммарные и средние и максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному узлу в целом электроприемников группы А и группы В определяется сложением нагрузок этих электроприемников.

2.5.18 Графа 20. Максимальная полная нагрузка расчетного узла питания определяется по формуле

. (13)

2.5.19 Графа 21 – расчетный максимальный ток определяется по формуле для трехфазного тока

. (14)

2.6 Для электроприемников выбрать марку, сечение и способ прокладки проводов, защитную аппаратуру (предохранители, автоматы) в соответствии с расчетами. Для узлов нагрузки выбрать тип (ШР, ПР, ШРА) и марку, сечение и способ прокладки кабелей к ним.

В сетях напряжением до 1 кВ защиту выполняют плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

а) I_{ном.пред.} ³ I_дл.;

б) I_{ном.пл.вст..}³ I_{расч пл.вст.}

где I_дл – длительный расчетный ток, определяемый по формуле

; (15)

I_{расч.пл.вст.} – расчетный ток плавкой вставки, находится по следующей формуле

(16)

где a – коэффициент снижения пускового тока, зависящий от режима пуска электроприемников: a =1,6 – для тяжелого режима пуска; a = 2 – для среднего режима пуска; a =2,5 – для легкого режима пуска.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

а) I_ном.ав.³ I_дл.;

б) I_{ном.расц.} ³ I_дл.;

в) I_{сраб.эл.расц.} ³ 1,25´ I_пуск.

Выбор проводов к электроприемникам и кабелей к узлам нагрузок производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.} ³ ;

б) I_{доп.пров.}³

где К_защ – коэффициент защиты; К_защ=0,33 – для предохранителей, К_защ=0,22; 0,66; 1 – для автоматических выключателей;

К_попр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

I_защ = I_{ном.пл.вст.} – ток защиты предохранителя;

I_защ = I_{ном.расц.} – ток защиты автоматического выключателя.

Для узлов нагрузки их тип выбирается по справочным данным в зависимости от расчетного тока узла.

Результаты расчетов по узлам нагрузок сводится в расчетно-монтажные таблицы.

2.7 После выбора предохранителей и автоматов необходимо убедиться, что плавкая вставка предохранителя и расцепитель автомата надежно защищают участок сети, на котором они установлены. В четырехпроводных сетях 380/220 В и 660/380 В с глухозаземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является к.з. и должно надежно отключаться защитой. В качестве примера для расчета принимается наиболее удаленный от шин ТП электроприемник. Расчетные точки для определения токов короткого замыкания приведены на рисунке 1.

Рисунок 1

ТП – трансформаторная подстанция; А1 (П), А2, А3 - защитные аппараты; КЛ – кабельная линия; АПВ – провод для питания ЭП; СП - силовой пункт; ЭП – электроприемник; К1 – точка к.з. на зажимах электроприемника; К2 – точка к.з. на шинах узла питания; К3 - точка к.з. на шинах ТП

Составляется схема замещения и находиться трехфазные, двухфазные и однофазные токи короткого замыкания для заданных точек.

Ток трехфазного к.з. определяется из выражения

, кА (17)

где U_н – номинальное напряжение сети, В;

– полное сопротивление сети, мОм.

Ток двухфазного к.з. определяется из выражения

, кА (18)

Ток однофазного к.з. определяется из выражения

, кА (19)

где U_ф – фазное напряжение сети, В;

Z_тр – сопротивление трансформатора, Ом;

– полное сопротивление петли фаза-нуль провода линии, Ом.

Кратность тока однофазного к.з. в наиболее удаленной точке сети должна быть

I⁽¹⁾_к.мин. ³ 3 I_{пл.вст.ном.}, (20)

I⁽¹⁾_к.мин. ³ 1,25 I_{ном.расц.}

Достаточная величина тока однофазного к.з. обеспечивается за счет правильного выбора сечения нулевого провода, который по проводимости должен быть не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых проводников применяются: металлические кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, стальные трубы электропроводок, специально предусмотренные для этой цели проводники. На всем участке сети от трансформатора до электроприемника нулевой провод выполняется специальной конструкции и из различного материала, поэтому определение его сопротивления вызывает определенные трудности. Для облегчения этой задачи в приложениях приведены некоторые технические данные нулевого провода, трансформаторов, удельные сопротивления петли фазы-нуль цепи и 1/3 Z трансформатора.

Если предохранитель или автомат защищает сеть только от к.з., то номинальный ток I_{пл.вст.ном.} и I_{ном.расц.} не должен превышать допустимого тока (I_доп) защищаемого участка сети. I_{пл.вст.ном.} ³ 3 I_доп; I_{ном.расц.} ³ 4,5 I_доп.

Таблица 2 – Ведомость электроприемников цехов

№№ по	№ заданий
плану	Наименование оборудования	Установленная мощность элетроприемников (кВт)
1,22	Кран с ПВ-25 %	14,6	19,7	13,2	27,2	25,7	36,5
2,33	Обдирочно-точильный	7,5	5,5	4,0	3,0	11,0	7,5
3,6,30-32	Горизонтально-фрезерный	16,22	13,12	25,1	9,82	28,2	30,8
4,5	Распиловочный	4,25	7,75	4,37	5,87	5,75	11,55
7,9	Долбежный	11,55	13,1	16,75	9,37	20,75	13,37
8,10	Шлицешлифовальный	7,15	15,12	12,85	17,8	25,1	10,85
11,12,13	Электролизные ванны хромирования
	Выпрямительный агрегат для ванн (кВА)
15-17	Электрические печи сопротивления
18,19	Электропечь колпаковая
	Электродная соляная ванна
21,35,36	Вентилятор		18,5
23,28,29	Токарно-винторезный	38,2	30,85	48,82	25,15	41,2	36,47
24-27	Координатно-расточной	17,5	22,3	15,4	13,15	12,75	17,5
	Плазмотрон (кВА)
	Установка высокой частоты
	Копировально-прошивочный						4,5
	Лазерная установка

Продолжение таблицы 2

№№ по	№ заданий
плану	Наименование оборудования	Установленная мощность электроприемников (кВт)
1,11	Краны с ПВ-40 %			130,5		58,2
	Кран с ПВ-25 %	14,6	19,7	13,2	27,2	25,7	36,5
2-5	Испытательные стенды
6,7	Гильотинные ножницы	4,0	5,5	7,5	11,0	4,0	7,5
8,9,23	Точильно-шлифовальные	3,0	4,0	4,0	5,5	7,5	5,5
10,22	Ножовочная пила	3,28	4,25	5,87	3,18	5,87	4,25
12,13	Вентиляторы калорифера			18,5	15,0
14,15	Продольно-строгальный	75,5	48,8	53,5	53,5	59,8	75,8
16,17	Токарно-револьверный	35,75	42,8	57,5	61,75	35,75	67,3
18-20	Сверлильные	5,75	7,87	11,55	4,25	11,55	5,75
21,24	Зубошлифовальный	12,25	8,8	13,85	12,25	8,8	15,5
26-28	Пресс	7,5	11,0	15,0	5,5	7,5	11,0
	Высокочастотная установка
	Копировально-прошивочный	5,75	4,37	3,18	2,38	4,37	3,25

Продолжение таблицы 2

Дата добавления: 2014-10-31