Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

метки: Электроснабжение, Станция, Мелиорация, Насосный, Кабель, Мощность, Напряжение, Трансформатор

Электронагреватели отопительные

17,5

12

Кран мостовой

28,6 кВА

ПВ = 40 %

13…17

ЭД вакуумных насосов

5

18…22

Электродвигатели задвижек

1,5

1-фазные

23…27

Насосные агрегаты

360

28

Щит сигнализации

1,2

1-фазный

29,30

Дренажные насосы

8,4

31,32

Сварочные агрегаты

12,5кВА

ПВ = 25 %

Рис. 1.1 План расположения ЭО насосной станции

1.1 Характеристика потребителей цеха

Все потребители условно делят на потребители первой, второй и третьей категории. Потребители третьей категории допускают перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, для их питания достаточно одного источника. Потребители второй категории допускают непродолжительные перерывы электроснабжения на время ативным персоналом, их рекомендуется обеспечить электроэнергией от двух независимых источников питания. У потребителей первой категории перерыв в их электроснабжении допустим на время автоматического включения резерва, их питание обеспечивается от двух взаимно резервирующих источников питания. Среди потребителей первой категории выделена особая группа: перерыв в электроснабжении, который недопустим вовсе. Потребители этой группы должны иметь третий автономный источник питания (например — больницы, шахты).

Вентилятор — машина для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе не более ).

Сварочный агрегат — устройство, дающее ток для электросварки.

Круглошлифовальный станок — на этих станках заготовку устанавливают на центрах или патроне и приводят во вращение навстречу шлифовальному кругу; вместе со столом станка она может совершать возвратно-поступательное движение. Шлифовальный круг в конце каждого (или двойного) хода стола получает поперечное перемещение на глубину резания. Круглошлифовальные станки предназначены для продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических, пологих конических и торцевых поверхностей заготовок.

Фрезерный станок — предназначен для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колес и т.п. металлических и других заготовок. При этом фреза вместе со шпинделем фрезерного станка совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закрепленная на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное.

Сверлильный станок — предназначен для точного сверления отверстий в металле, дереве и других материалах. Сверлильный станок состоит из электропривода с патроном для сверления, закрепленного на станине и рабочего стола для фиксации тисков. Стол может регулироваться по высоте, относительно головы сверлильного станка. Некоторые тиски имеют возможность регулировки под разными углами. Скорость вращения, как правило, регулируется с помощью многоуровневой ременной передачи (от привода к валу с патроном), посредствам перемещения ремня.

Кран мостовой — представляет собой ферму (мост), которая при помощи специального электродвигателя может передвигаться по подкрановому пути. На мосту расположена тележка, оборудованная подъёмной лебёдкой и двумя двигателями: один для привода лебёдки, а другой для передвижения самой тележки по мосту. К мосту подвешена кабина крановщика с аппаратурой управления электродвигателями. Для привода крановых механизмов используют краново-металлургические электродвигатели повторно-кратковременного режима работы.

Заточной станок служат для затачивания металлорежущего инструмента.

Токарно-револьверный станок применяется для обработки штучных заготовок или деталей из калиброванного прутка. На станке производятся следующие виды токарной обработки: обточка, расточка, подрезка, проточка и расточка канавок, сверление, зенкерование, развертывание, фасонное точение, обработка резьб метчиками, плашками и резцами.

Резьбонарезной станок — это профессиональный инструмент повышенной точности для создания резьбы. Он оснащен различными устройствами, необходимыми для зажима и удержания деталей, автоматической подачи масла, редукторной частью и коробкой скоростей, градоснимателем — для снятия фаски с торца трубы, станиной и т.д.

Освещение. Для промышленных предприятий характерно два вида освещения: рабочее и аварийное. Рабочее освещение обеспечивает надлежащую освещенность всего помещения и рабочих поверхностей. Аварийное освещение должно обеспечивать продолжение работы или безопасную эвакуацию людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения.

1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

Насосная станция по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности станция относится к классу пониженной опасности, так как на станции очень мало токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа: продолжительный, кратковременный и повторнократковременный.

Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины ф _уст . Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования.

Повторнократковременный режим — это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

В этом режиме работают грузоподъемные механизмы, электродвигатели станков и сварочные аппараты.

Таблица 2

Характеристика помещений насосной станции по пожаро-, взрыво-, и электробезопасности

Наименование	ВБ	ЭБ	ПБ
Склад запчастей	ІІ	ПО	ІІ А
Ремонтный участок	ІІ	ПО	ІІ А
Щитовая	ІІ	ПО	ІІ А
Обслуживающий персонал	І	ПО	І
Начальник смены	І	ПО	ІІ А
Агрегатная	І	ОО	ІІ
Машинный зал	І	ОО	ІІ

1.3 Выбор рода тока и напряжения для силовой и осветительной сети

В большинстве случаев на промышленных предприятиях применяется переменный ток. Применение постоянного или выпрямленного тока должно быть экономически и технически обосновано.

Выбор того или иного напряжения определяет построение всей СЭС промышленного предприятия. Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электрических приемников. Наибольшая единичная мощность трехфазных электрических приемников питающихся от системы напряжений 380/220В, не должна превышать 200-250кВт, допускающих применение коммутирующей аппаратуры на ток 630А. Для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутри предприятия используется напряжение 6 и 10кВ, причем напряжение 10кВ является более предпочтительным. 6кВ целесообразно использовать тогда, когда предприятие получает питание от промышленных ТЭЦ или при наличии большого числа потребителей напряжения 6кВ. Эти сети выполняются с изолированной нейтральностью.

В особо опасных помещениях для питания осветительных сетей и переносных приемников используют напряжение 12, 36 и 42В.

Для питания электромагнитов включения могут быть применены источники постоянного и выпрямленного тока.

В настоящее время для питания электромагнитов включения выключателей от выпрямленного тока наиболее целесообразно применять устройство комплектного питания (УКП) состоящее из 2 частей, заключенных в отдельные ящики: УКП-1, содержащего катушку индуктивности, с выпрямительным устройством БПРУ-66; и УКП-2, содержащего катушку индуктивности, в которой происходит накопление электромагнитной энергии, и системы коммутации, которая обеспечивает быстрое подключение этой катушки к электромагниту выключателя в случае выключения его при к., сопровождающемся резким снижением напряжения питающей сети. Это повышает надёжность питания приводов выключателей. Недостатком источников выпрямленного тока является их зависимость от сети переменного тока.

2.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка

Расчет нагрузок цеха необходим для установления параметров сети электроснабжения — сечение кабелей, мощнось трансформатора, компенсирующего устройства.

Рассмотрим на примере насосных агрегатов.

Находим суммарную мощность каждого ЭП:

(1)

где, Р _n — мощность одного ЭП,

n — число каждого ЭП

К _и , tgц и cosц находим по справочным материалам.

cosц — коэффициент мощности, определяемый на оснований опыта эксплуатации

tgц — коэффициент реактивной мощности

Находим сменную нагрузку электроприемников:

(2)

где Р _см — активная мощность за смену, кВт;

(3)

где Q _см -реактивная мощность за смену, кВАр;

(4)

где S _см полная мощность за смену, кВА.

Находим максимальную нагрузку:

(5)

где Р _м — максимально активная мощность, кВт;

К _м -коэффициент максимума

(6)

где Q _м — максимально реактивная мощность, кВАр;

(7)

где Sм — максимально полная мощность, кВА.

Номинальный ток для одного электроприемника определяем по формуле:

(8)

где Р _n — мощность одного ЭПв Вт;

Остальные ЭП рассчитываем по этим формулам и вносим ответы в расчетную ведомость

2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов

Рассчитав суммарную мощность нагрузки электроприемников и освещения определяем степень компенсации реактивной составляющей нагрузки. Для этого рассчитываем по расчетной ведомости среднийCos ф электроприемников, из справочника находим Cos ф ₂ , затем рассчитываем мощность компенсирующего устройства.

(9)

Расчет и выбор трансформатора для электроприемников высокой мощности:

Так как компенсируемая мощность превышает мощность максимального компенсирующего устройства в несколько раз, рассчитываем несколько компенсирующий устройств

Записываем их технические характеристики

силовой осветительный ток напряжение

Тип	Мощность , кВАр	Количество ступеней	Мощность ступеней	Ток, А	Сечение вводного медного кабеля, мм
УКМ 58-0.4-603-67 УЗ	603	9	9х67	871,3	4х(3х150)
УКМ 58-0.4-603-67 УЗ	603	9	9х67	871,3	4х(3х150)
УКМ 58-0.4-603-67 УЗ	603	9	9х67	871,3	4х(3х150)

По значению мощности на ШНН с КУ, в Приложении 1, подбираем из справочников подходящие трансформаторы:

Тип трансформатора	Номинальная мощность, Sнт, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Схема и группа соединения обмоток	Потери, кВт	Ток ХХ, iх, %	Напряжение КЗ, Uк, %
		Uвн	Uнн		ХХ, Pх	КЗ, Pк
ТМ-2500/10	2500	6; 10	0,4; 0,69	Д/Ун-11	4,6	26	1	5,5

Определяем коэффициент загрузки трансформатора по формуле

(10)

где Р _ш — мощность на ШНН, кВт,

S _нт — Номинальная мощность на всех трансформаторах, кВт

Рекомендуемая степень загрузки трансформатора. Принимаем

Для обеспечения надежности беру один трансформатор ТМ-2500/10, переключая на подобный раз в полгода.

Расчет и выбор трансформатора для электроприемников малой мощности:

Так как компенсируемая мощность превышает мощность максимального компенсирующего устройства в несколько раз, рассчитываем несколько компенсирующий устройств

Записываем их технические характеристики

Тип	Мощность , кВАр	Количество ступеней	Мощность ступеней	Ток, А	Сечение вводного медного кабеля, мм
УКМ 58-0.4-150-30 УЗ	150	5	1х30 + 2х60	216,7	2х(3х50)

По значению мощности на ШНН с КУ, в Приложении 1, подбираем из справочников подходящие трансформаторы:

Тип трансформатора	Номинальная мощность, Sнт, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Схема и группа соединения обмоток	Потери, кВт	Ток ХХ, iх, %	Напряжение КЗ, Uк, %
		Uвн	Uнн		ХХ, Pх	КЗ, Pк
ТМ-630/10	630	6; 10	0,4	У/Ун-0; Д/Ун-11	1,31	7,6	2	5,5

Рекомендуемая степень загрузки трансформатора . Принимаем

Для обеспечения надежности беру один трансформатор ТМ-630/10, переключая раз в полгода.

2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

После расчета токов и мощностей можно подобрать кабеля для каждого двигателя и РП. Для этого по таблице из справочника определяем сечение кабеля на примере насосных агрегатов.

(11)

где , допустимый ток кабеля,

номинальный ток приемника.

где номинальный ток токарного автомата, допустимый ток кабеля сечение 4мм ² ,

, выбираем ШРА4-630.

Аналогично для остальных приёмников.

2.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств

Автоматические выключатели (АВ), в основном, предназначены для защиты электроустановок напряжением до 1000 В от коротких замыканий и перегрузок.

По справочнику выбираем АВ:

где номинальный ток токарного автомата,

номинальный ток ввода ВА 51-39.

выбираем ВА 51-39.

Аналогично для остальных приёмников.

В качестве силовых распределительных пунктов (РП) можно выбирать щиты распределительные (корпуса для электрощитового ЭО), либо типовые РП. Типовые РП комплектуются либо предохранителями (серии ШР11 и ШРС1), либо автоматическими выключателями (серии ПР8501, ПР 8503, ПР11 и др.)

Распределительные пункты выбирают по степени защиты, по номинальному току ввода, по количеству отходящих линий, типу защитного аппарата (с предохранителями или с автоматическими выключателями) и номинальному току аппаратов для присоединений. В случае необходимости защиты линий от токов КЗ и от токов перегрузки следует выбирать распределительные пункты с АВ.

По справочнику выбираем РП:

где номинальный ток РП1,

номинальный ток ввода ВА 75-47.

Не подходит ни один из вариантов по этому питаю сразу на шину ШМА68-НУ3.

Другие РП выбираю аналогично.

2.5 Расчет и выбор эл. оборудования ТП

На трансформаторы с низкой стороны на РП1 ставлю 3 РНД-35/3200 У1 разъединитель. На трансформаторы с низкой стороны на РП2 ставлю 2 РНД-35/1000 У1 разъединитель. На трансформаторы с высокой стороны на РП1 ставлю 3 РНД-35/1000 У1 разъединитель. На трансформаторы с высокой стороны на РП2 ставлю 2 РНД-35/1000 У1 разъединитель.

2.6 Выбор характерной линии ЭСН

Выбираю характерную линию от трансформатора до электроприемника 27, так как он самый отдалённый и у него самая большая мощность.

2.7 Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора токоведущих частей и аппаратов, и чтобы выбрать коммутационные аппараты с необходимой отключающей способностью.

2.8 Определение потери напряжения

Многие неопытные проектировщики делают одну ошибку, выбирая сечение проводника по допустимо длительному току (согласно ПУЭ).

Но как показывает практика это не совсем корректно. Дело в том, что согласно ГОСТ 13109 97 есть “нормально допустимые значение” и “предельно допустимые”. Нормально допустимые значения = ±5%, предельно допустимые значения =±10. Но предельно допустимые значения могут присутствовать течении 1,2 часа в течении суток (для более точных “уставок” необходимо делать специальный расчет, его я еще затрону в своих статьях).

Но еще раз отмечу, что данный прием расчета необходимо делать для существующей линии, на которой запланировано увеличение сечение провода. Существует простая формула для расчета потерь в трехфазной сети, потери на одной из шин, вот она:

(12)

I — сила тока линии;

• L — длина линии;
• С — удельное сопротивление материала проводника (алюминий = 0,028; медь = 0,0175)

S — сечение проводника

Uл = 380 В

Исходя из этой формулы, можно рассчитать сечение проводника, вставляя необходимые расчетные потери:

В зависимости от необходимых потерь, вам необходимо вставлять 5% или 10%, но если у вас есть точные “уставки” то вставляйте их (обычно по расчетам они выходят от 3% до 5%, но числа не точные).

После проведения расчета вам остается выбрать необходимое вам сечение.

Практически все металлы имеют различное сопротивление — параметр очень важный для электрического провода. Наиболее низким сопротивлением обладают благородные металлы, например, золото. Однако золотые провода, конечно же, никто не будет выпускать для бытовых нужд. Высокая проводимость золота широко используется в электронике, где его расход исчисляется миллиграммами.

В бытовых и промышленных электросетях наиболее распространены медные и алюминиевые проводники. При этом медь на 38% лучше проводит ток, чем алюминий.

Медный провод качественнее алюминиевого по всем параметрам, однако стоит дороже. Служит он дольше, греется меньше, а, кроме того, сама медь имеет более высокий предел текучести в сравнении с алюминием. В связи с этим алюминиевые провода в местах винтовых зажимов нуждаются в периодической проверке и подтяжке. Алюминиевая жила просто выскальзывает из контакта, что может привести не только к отключению электричества, но и к замыканию в распределительной коробке или ином месте, где произошел выход контакта.

Важно знать, что в варианте непосредственного соединения медь — алюминий образуется, т.н. гальваническая пара, в результате чего алюминий подвергается электрокоррозии, и, как следствие, разрушается.

2.8 Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ

Наименование ЭО	Количество
Кабель АВВГ 2*4	40м
Кабель АВВГ 3*4	105м
Кабель АВВГ 3*6	1м
Кабель АВВГ 3*10	2м
Кабель АВВГ 3*240	10001м
ШРА4-630	70м
ШМА68-НУ3	10044м
Автоматические выключатели ВА 51-39	5
Автоматические выключатели ВА 51-33	19
Автоматические выключатели AE-1031	5
Автоматические выключатели ВА 75-47	1
Автоматические выключатели ВА 51-39	1