Электроснабжение механического цеха

Электроснабжение  механического цеха

 

Энергетика  нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые  нужды различных потребителей электрической  энергии. Основными потребителями  являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Для передачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества существуют следующие энергосистемы: Цеховая – обеспечивающая энергоснабжение потребителей, Заводская – служат для электроснабжения основных цехов и вспомогательных объектов, Городские или Районные – служат для электроснабжение предприятий, сельского хозяйства, коммунальных объектов. При проектировании электроснабжения необходимо учитывать технико-экономические аспекты. При выборе напряжений питающих линий, сети и чисел трансформаторных подстанций, систем управления, защиты – должны учитывать усовершенствования технологического процесса, роста мощностей при номинальном напряжении. Для других электрических приемниках активная номинальная мощность Pн[кВт] или полная мощность S [кВ×А], потребляемая из сети при номинальном напряжении. Номинальная мощность электроприемника обозначается на заводской таблице или в паспорте. Паспортная мощность электрического приемника повторно кратковременного режима в расчетах приводится номинально – длительной мощности при ПВ=1 по формуле:

 

Pн =Pпасп ÖПВ%;

Sн =Sпасп ÖПВ%;

 

где ПВ – паспортная продолжительность включения, в  долях единицы.

Групповая номинальная  активная мощность Pн – это сумма номинальных(паспортных), активных мощностей отдельных рабочих приемников, приведенных к ПВ=1, кроме резервных

 

n

Pн =åPн;

1

 

По полученным результатам осуществляется выбор  количества и мощности трансформатора.

Определение расчетных нагрузок промышленных предприятий базируются на следующих положениях:

а) большинство  механизмов работают с переменной нагрузкой  и электрические двигатели этих механизмов, выбранные по наиболее тяжелым режимам, значительную часть  времени оказываются незагруженными.

б) не все электрические  приемники включены одновременно и постоянно. Время их работы и остановки зависит от технологического режима производства.

в) в отдельные  моменты времени нагрузка может  превышать среднюю величину мощности за счет изменения технологического процесса. Возникает необходимость определения максимально возможного значения потребляемой мощности в течение какого-то периода времени. Эту мощность называют максимальной.

г) При включении  крупных осветительных приемников, так же при запуске асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором, происходят увеличение потребления мощности над средним и минимальным значениями.

Значения мощности длительностью несколько секунд называют типовыми.

При расчете  электрических установок, не всегда есть график нагрузок и поэтому прибегают к расчетным коэффициентам. С их помощью можно определить основные параметры графика нагрузки.

Такие расчетные  коэффициенты вычислены в экспериментальных  работах по изучению характера нагрузок на предприятиях.

 

1. Характеристика приемников

приемник цех подстанция распределительный

Приемники электрической  энергии могут быть подразделены на группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки. Деление потребителей на группы позволяет более точно находить суммарную электрическую нагрузку.

Различают три  характерные группы приемников:

1. Приемники, работающие в режиме с продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без повышения температуры отдельных частей машины или аппарата свыше допустимой. Примерами приемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п.
2. Приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузки. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения. Период остановки машины или аппарата настолько длителен, что машина практически успевает охладиться до температуры окружающей среды. Примерами данной группы приемников являются электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков (механизмы подъема поперечины, зажимы колонн, двигатели быстрого перемещения суппортов и др), гидравлических затворов и т.д.
3. Приемники, работающие в режиме повторно-кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) и длительностью цикла. В повторно-кратковременном режиме электрическая машина или аппарат может работать с допустимой для них относительной продолжительностью включения неограниченное время, причем превышение температур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за пределы допустимых значений. Примером этой группы приемников являются электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

Надежность (бесперебойность) питания. С точки зрения обеспечения надежного и бесперебойного питания, приемники электрической энергии делятся на три категории:

1-я категория – приемники, перерыв в элекроснабжении 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 производства.

2-я категория – приемники, перерыв в электроснабжении которых связан с существенным недоотпуском продукции, простоем людей, механизмов, промышленного транспорта.

3-я категория – приемники, не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий (например, приемники второстепенных цехов, не определяющих технологический процесс основного производства).

Вопрос о  надежности электроснабжения потребителей связан с числом источников питания, схемой электроснабжения и категорией потребителей. Приемники 1-й категории должны иметь не менее двух независимых источников питания. Приемники 2-й категории могут иметь один-два источника питания (решается конкретно в зависимости от значения, которое имеет данное промышленное предприятие в народном хозяйстве страны, и местных условий). Приемники 3-й категории, как правило, могут иметь один источник питания, но если по местным условиям можно обеспечить питание без существенных затрат и от второго источника, то применяется резервирование питания и для этой категории приемников.

Потребителями электроэнергии в цеху являются средние  по мощности приемники электрической  энергии-станки, печи, сварочные аппараты, пилы, прессы, подъёмно-транспортные устройства, вентиляторы с установленной мощностью от 0,85 до 75 кВт. Все приемники электроэнергии питаются трёхфазным переменным током на напряжение 380 В промышленной частоты. По надежности электроснабжения относятся ко 2-ой и 3-ей категории, устанавливаются стационарно и по площади участка распределены равномерно. Микроклимат на участке нормальный, то есть температура не превышает +30єС, отсутствует технологическая пыль, газы и пары, способные нарушить нормальную работу оборудования.

В задании на проектирование установленная мощность электроприемников приведена к  длительному режиму.

 

4. Определение  типа и местоположения подстанций

 

По месту  нахождения на территории объекта различает  следующие подстанции:

• отдельно стоящие на расстоянии от зданий;
• пристроенные, непосредственно примыкающие к основному зданию снаружи;
• встроенные, находящиеся в отдельных помещениях внутри здания, но с выкаткой трансформаторов наружу;
• внутрицеховые, расположенные внутри производственных зданий с размещением электрооборудования непосредственно в производственном или отдельном закрытом помещении с выкаткой электрооборудования в цехи.

В промышленных сетях напряжением 6… 10 кВ в целях наибольшего приближения к электроприемникам рекомендуется применять внутренние, встроенные в здания или пристроенные к ним подстанции. Встроенные и пристроенные подстанции обычно располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха, желательно ближайшей к источнику питания, или же при небольшой ширине цеха в шахматном порядке вдоль двух его сторон.

Внутрицеховые подстанции могут  размещаться только в зданиях  с первой и второй степенями огнестойкости  и с производствами, отнесенными  к категориям Г и Д согласно противопожарным нормам. Число масляных трансформаторов на внутрицеховых подстанциях не должно быть более трех.

Эти ограничения не распространяются на трансформаторы сухие или заполненные  негорючей жидкостью.

Отдельно стоящие ТП применяются, например, при питании от одной  подстанции нескольких цехов, при невозможности размещения подстанций внутри цехов или у наружных стен по соображениям производственного или архитектурного характера при наличии в цехах пожароопасных или взрывоопасных производств.

Выбор местоположения, типа, мощности и других параметров ТП в  основном обуславливается величиной и характером электрических нагрузок и размещением их на генплане и в производственных, архитектурно – строительных и эксплуатационных требованиях. Важно, чтобы ТП располагалась возможно ближе к центру питаемых ею нагрузок. Намеченное место расположения уточняется по условиям планировки предприятия, ориентировочных габаритов и типа (отдельно стоящая, пристроенная, внутренняя, закрытая, комплектная) подстанции.

При выборе места расположения подстанции следует учитывать продолжительность работы приемников. Очевидно, что при одинаковой расчетной нагрузке, но различном числе часов работы подразделений завода подстанция должна быть расположена ближе к группе потребителей с большей продолжительностью работы (с большим коэффициентом использования).

К комплектным распределительным  устройствам напряжением до 1 кВ относятся распределительные щиты, силовые пункты, щиты станций управления и т.п.

Распределительные щиты предназначены  для приема и распределения электроэнергии переменного и постоянного тока напряжением до 1 кВ. Устанавливают их на трансформаторных и преобразовательных подстанциях, в машинных залах и на электростанциях. Щиты изготовляют в открытом и закрытом (шкафном) исполнении.

Щиты открытого исполнения состоят из панелей, устанавливаемых в специальных электротехнических помещениях. Щиты закрытого исполнения устанавливают в шкафах в цехах промышленных предприятий.

По условиям обслуживания щиты бывают с двусторонним обслуживанием  и односторонним. Щиты с двусторонним обслуживанием часто именуют свободно стоящими, поскольку они требуют для обслуживания устройства проходов с двух сторон – с лицевой и задней, и, таким образом, их устанавливают в отдалении от стен. Щиты с односторонним обслуживанием принято называть прислонными, так как обычно их устанавливают непосредственно у стен помещения, обслуживают с лицевой стороны. Каркасы панелей в современных конструкциях щитов выполняют с применением различных профилей из листовой стали.

В качестве коммутационных и защитных аппаратов на щитах  устанавливают рубильники, предохранители, блоки выключатель – предохранитель, выключатели. Для обеспечения автоматической работы по схеме АВР на щитах устанавливают релейную аппаратуру.

Распределительные щиты серии  ЩО-70 предназначены для распределения электроэнергии трехфазного тока напряжением 380 В. Щиты рассчитаны на одностороннее обслуживание, защитных ограждений сверху и сзади не имеют. Щиты комплектуются из вводных, линейных, секционных и торцовых моделей.

Для смены предохранителей, осмотра и ремонта аппаратуры на каждой панели, кроме секционных, на фасадной стороне предусмотрена одностворчатая дверь, на которой установлены приводы рубильников или кнопки управления выключателей.

Для присоединения трех или  четырех кабелей к аппаратам  на номинальные токи 630 и 1000 А в панелях предусмотрены шинные сборки.

 

5. Выбор  схемы электроснабжения цеха

 

Основным условием рационального проектирования сети электроснабжения промышленного объекта  является принцип одинаковой надежности питающей линии (со всеми аппаратами) и одного электроприемника технологического агрегата, получающего питание от этой линии. Поэтому нет смысла, например, питать один электродвигатель технологического агрегата по двум взаиморезервируемым линиям. Если технологический агрегат имеет несколько электроприемников, осуществляющих единый, связанный группой машин технологический процесс, и прекращение питания любого из этих электроприемников вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то в таких случаях надежность электроснабжения вполне обеспечивается при магистральном питании. В отдельных случаях, когда требуется высокая степень надежности питания электроприемников в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии.

 

Магистральная схема питания электроприемников  цеха