2 Технические расчеты

2.1 Расчеты нагрузок цеха №1

Расчет электрических нагрузок цеха №1 осуществляется методом упорядоченных диаграмм (методом коэффициента максимума). в данном методе используются номинальные значения мощности электрического оборудования, так как в исходных данных приведены мощности подведенной к валу двигателя, а так же паспортной мощности, следует выбросить стандартные номинальные значения этих мощностей для каждого вида оборудования.

Выбор номинальных мощностей P_номi; кВт, осуществляется по формулам:

P_номi P_вi (1)

P_допi P_пi (2)

где, P_номi - стандартное номинальное значение мощности, кВт;

P_вi - значение мощности подведенной к валу двигателя, кВт;

P_пi - паспортная активная мощность грузоподъемных механизмов

кВт;

ПВ_i - коэффициент продолжительности включения, выраженный

в долях и единицах.

Для сварочного оборудования осуществляет переход от полной паспортной мощности к номинальному значению мощности по формуле

P_{ном св}=S_{п св}· _i· cosφi (3)

где P_{ном св} - номинальная мощность сварочного оборудования, кВт;

S_{п св} - полная паспортная мощность сварочного оборудования,

кВА;

cosφi - коэффициент активной мощности сварочного

оборудования

Выбор стандартных номинальных мощностей технических данных двигателей производится по таблицы 2 из [1] , результаты выбора сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Технические данные двигателей

Наименование	Тип двигателя	Pном, кВт	cosφ	η ,%	Iн , A	M max*	N об/мин	n, шт
Универсально фрезерный	4A132М4Y3	11	0.87	87.5	19.26	2.2	1500	3
Радиально сверлильный	4A160M4Y3	18.5	0.88	90	32	2.2	1500	2
Строгальный	4A112M4Y3	5.5	0.86	85.5	9.73	2.2	1500	4
Расточной	4A160S4Y3	15	0.88	89	25.95	2.2	1500	3
Вертикально сверлильный	4A132S4Y3	7.5	0.86	87.5	13.27	2.2	1500	6
Установка разметочная	4A160S4Y3	15	0.88	89	25.95	2.2	1500	2
Обрабатывающий центр	4A180S4Y3	22	0.9	90	37.22	2.2	1500	2
Пресс	4A200L4Y3	45	0.9	92	76.14	2.2	1500	3
Штамповочное оборудование	4A200M4Y3	37	0.9	91	62.6	2.2	1500	1
Компрессор	4A180M4Y3	30	0.89	91	31.37	2.2	1500	4

Продолжение таблицы 3

Наименование	Тип двигателя	Pном, кВт	cosφ	η ,%	Iн , A	M max*	N об/мин	n, шт
Вытяжная вентиляция	4A90L4Y3	2.2	0.83	80	4	2.2	1500	4
Вытяжная вентиляция	4A90L4Y3	2.2	0.83	80	4	2.2	1500	4
Приточная вентиляция	4A132S4Y3	7.5	0.86	87.5	13.27	2.2	1500	3

Для каждого типа оборудования необходимо высчитать номинальный ток, Iном, А, по формуле

Iномi = Pномi / _н · сosφi (4)

где, Iномi – номинальный ток оборудования, А;

Uн =380 B, номинальное напряжение, В;

сosφi - коэффициент активной мощности оборудования;

Результаты вычислений приведены в таблице 3. Все электроприемники цеха №1 разделены на группы с одинаковым режимом работы (одинаковыми значениями коэффициента использования, Kи, сosφ ). Численные значения Kи, сosφ выбираются из пособия таблица 2,3 [2],

У электроприемников в группах питающих различную мощность Pcм представлена в виде минимума и максимума всех чисел.

Расчет установочной мощности Руст,кВт, для каждой группы электроприемников производится по следующей формуле

Рустi=Ʃni·Pномi (5)

где ni – число электроприемников имеющих одинаковую мощность, шт.

Рустi – установленная мощность в каждой группе, кВт.

Расчет установленной мощности цеха №1 осуществляется путем суммирования установленных мощностей всех групп электроприемников.

Активные и реактивные мощности групп электроприемников за наиболее загруженную смену работы определяется по формуле

Рсмi =Pустгрi · Kигрi (6)

где Рсмi - активная мощность группы электроприемников за наиболее

загруженную смену работы завода, кВт;

Pустгрi - установленная мощность, кВт;

Kигр - коэффициент использования.

Qсмi =РсмI · tgφгрi (7)

где tgцгрi - коэффициент реактивной мощности группы

электроприемников;

Qсмi - реактивная мощность группы электроприемников за

наиболее загруженную смену, кВт.

Диапазон изменения мощностей цеха №1 рассчитывается, как отношение единичной мощности электроприемника с максимальной мощностью другого электроприемника с минимальной мощностью по формуле

(8)

где m – диапазон изменения мощностей

P_mах - максимальная мощность единичного электроприемника (кВт)

P_min - минимальная мощность единичного электроприемника (кВт)

Результаты вычислений в таблице 4 указываются в виде :m>3 , m<3 m =3.

Совместно для всех групп электроприемников численное значение средневзвешенных коэффициента использования и реактивного коэффициента мощности определяется по формулам

( 9)

( 10)

где К_и.св – коэффициент использования средневзвешенный;

- средневзвешенный коэффициент реактивной

мощности.

Значение средневзвешенного коэффициента активной мощности (соs _св) определяется по величине (tg _св).

Для сокращения объема расчета осуществляем переход от действительного числа электроприемников (n_д) к эффективному числу электроприемников (n_эф).

Этот переход может быть осуществлен тремя способами:

- при и , эффективное число электроприемников определяется по формуле

(11)

- при n_эф, определяется по формуле:

(12)

где относительное значение эффективного числа

электроприемников, определяется по относительному

значению действительного числа электроприемников и их

мощностей;

Если не рассчитан в таблице 4 заносятся действительное число электроприемников n_д.

Коэффициент максимума (К_max) определяется с учетом численных значений n_эф и К_и.св данный коэффициент определяется по19.2 [2]

Рассчитываем активную, реактивную и полную мощности за тридцатиминутный максимум нагрузки в наиболее загруженную схему работы завода по формулам

(13)

(14)

(15)

где - коэффициент, принимающий значение:

, если ;

, если .

Значение тока за наиболее загруженную смену в 30-ти минутный максимум этой смены определяется по формуле

(16)

Для удобства расчетов полученная информация и результаты вычислений сводятся в таблицу 4.

Таблица 4 – Значения цеха №1	I max,КА	-	-	-	-	-	-	0.475	-	0.5
	S max,КВ*А	-	-	-	-	-	-	312.3	-	331.78
	Q max,КВар	-	-	-	-	-	-	200.4	-	205.3
	P max,Квт	-	-	-	-	-	-	239.53	-	260.6
	К max	-	-	-	-	-	-	1.276	-	1.27
	nэф, шт	-	-	-	-	-	-	32	-	33
	Qсм, кВар	73.96	33.91	14.1	63	5.16	9.33	200.4	5.88	205.3
	Рсм, кВт	43	29.2	18.8	84	3	8.8	186.8	18.4	205.2
	tgφ	1.72	1.16	0.75	0.75	1.72	1.06	1.06	0.32	1.01
	cosφ	0.5	0.65	0.8	0.8	0.5	0.6	0.6	0.95	0.7
	Ки	0.13	0.17	0.6	0.7	0.1	0.22	0.26	0.8	0.27
	m	-	-	-	-	-	-	>3	-	>3
	Руст, кВт	331	172	31.3	120	30	40	724.3	23	747.3
	n, шт	27	4	7	4	1	4	47	1	48
	Рн, кВт	5.5 22	37 45	2.2 7.5	30	30	10	2.2 45	23	2.2 45
	Наименование группы	Станки мелкосерийного об.	Прессоштамповочное об.	Вентиляционное об.	Компрессорное об.	Грузоподъемное об.	Сварочное об.	Итого	Осветительное об.	Всего

2.2 Расчет нагрузок завода

Расчёт нагрузок завода осуществляется методом коэффициента спроса все исходные данные приведены в таблице 2 и таблице 4.

Коэффициент спроса (К_с) для первого цеха высчитываем по формуле

, (17)

где - максимальная активная мощность цеха, кВт;

- установленная мощность цеха, кВт.

Величина активной и реактивной мощности цехов 2-5 определяется по формулам

(18)

(19)

Численное значение полной мощности ( S_max ) и максимального тока ( ) для цехов 2-5 определяется по формулам 15 и 16.

Расчет всего завода осуществляется путем суммирования этих величин, а полной мощности и максимального тока по формулам 15 и 16.

Величина средневзвешенного коэффициента спроса (K_ссв) для всего завода определяется по формуле

(20)

Расчет средневзвешенного коэффициента реактивной мощности для всего завода определяется по формуле

(21)

По найденному _св определяем cos_св завода.

Результаты расчетов приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Расчет нагрузок завода

Объект	Руст кВт	Кс	cos	tg	Рmах кВт	Qmax кВар	Smax кВА	Imax A
Цех № 1	747.3	0.35	0,7	1.01	260.6	205.35	331.78	500
Цех № 2	4950	0,21	0,89	0.51	1039.5	530.14	1166.88	1776
Цех № З	4000	0,22	0,69	1.04	880	915.2	1269.64	1932.5
Цех № 4	1790	0,23	0,89	0.51	411.7	209.97	489.06	744.4
Цех № 5	2090	0,24	0,95	0.32	501.6	160.5	526.65	806.6

2.3 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

Питание цехов завода осуществляется от отдельных, встроенных трансформаторных подстанций (ТП).

При выборе трансформаторов каждой ТП необходимо учитывать тип, требуемую мощность, значение высшего и низшего напряжения, условия в которых будет эксплуатироваться трансформатор.

Число трансформаторов на подстанции зависит от категории надежности питаемых электроприемников, установленной мощности оборудования и графика его работы. Согласно курсовому заданию нагрузки цехов 2-5 содержат порядка 70% электроприемников 1 и 2 категории надежности. Цех № 1 содержит нагрузку, относящуюся ко второй категории надёжности электроснабжения. И поэтому коэффициент загрузки трансформатора может быть равен 0,7. В цехах 2-5 с учетом аварийной допустимой перегрузки коэффициент загрузки трансформаторов не должен превышать 0,7. Для цехов 1-5 необходимо применять двух трансформаторные подстанции.

Для цеховых трансформаторных подстанций предполагается выбрать трансформаторы типа ТМ, с масленым охлаждением, т.к. он обладает наибольшей перегрузочной способностью.

Коэффициент загрузки К_з для трансформаторов определяется по формуле

(22)

В таблице 6 приведены типы и данные для каждого трансформатора которые выбираются по полной максимальной мощности:

, (23)

где К_з - коэффициент загрузки;

п - число трансформаторов, шт.

Выбор трансформатора осуществляется исходя из условия, по формуле

(24)

Для всех трансформаторов определяются потери активной и реактивной мощностей , а также потери энергии по формулам

, (25)

, (26)

, (27)

где - потери холостого хода трансформатора, кВт;

- потери в обмотке трансформатора, кВт;

- ток холостого хода, %;

- напряжение короткого замыкания, %.

- время потерь.

Технические данные цеховых трансформаторов взяты из таблицы 2.93 [3].

Полученные данные приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические данные цеховых трансформаторов

Объект	Тип и мощность трансформатора, кВА	n шт	ΔРх.х. кВт	ΔРк.з., кВт	Ix.x. %	Uк.з., %
Цех № 1	ТМ-250	2	0.82	3.7	2.3	4.5
Цех № 2	ТМ-1000	2	2.45	12.2	1.4	5.5
Цех № З	ТМ-1000	2	2.45	12.2	1.4	5.5
Цех № 4	ТМ-400	2	1.05	5.5	2.1	4.5
Цех № 5	ТМ-400	2	1.05	5.5	2.1	4.5

Численные значения потерь активной, реактивной мощностей и потерь активной энергии приведены в таблице 7.Данные взяты из таблицы 6 [1]

Таблица 7 - Потери мощности в цеховых трансформаторах

Объект	Shom кВА	n шт	КЗр	Потери мощности						Потери энергии кВт∙ч
				Активной, кВт			Реактивной, кВар
				на один	Всего	на один		Всего	на один		Всего
Цех № 1	250	2	0.66	2.86	5.72	10.65		21.3	8115.16		16230.32
Цех № 2	1000	2	0.58	6.55	13.1	32.5		65	20060.2		40120.4
Цех № З	1000	2	0.63	7.3	14.6	35.82		71.64	24326.54		48653.08
Цех № 4	400	2	0.61	3.09	6.18	15.1		30.2	9316.37		18632.74
Цех № 5	400	2	0.65	3.37	6.74	16		32	9312.25		18624.5
Всего:	-	10	-	-	46.34	-		220.14	-		142261.04

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП)

Для главной понизительной подстанции (ГПП) выбираются два

трансформатора таким образом, чтобы при выходе из строя одного трансформаторов другой смог бы обеспечить бесперебойным питанием все электроприемники первой и второй категории надёжности, но при этом его перегрузка не должна составлять более 40%, т.е. коэффициент загрузки не должен превышать 0,7.

Для осуществления выбора трансформаторов вычисляются расчетные нагрузки ГПП.

Активная максимальная мощность ГПП ,кВт определяется по формуле

, (28)

где - коэффициент, учитывающий не одновременность

максимальных нагрузок;

- активная максимальная мощность завода, кВт;

- потери активной мощности цеховых трансформаторов

всего завода, кВт.

Максимальная реактивная мощность главной понизительной подстанции , кВар определятся по формуле

, (29)

где - максимальная реактивная мощность завода, кВар;

- потери реактивной мощности в цеховых трансформаторах всего завода, кВт.

Максимальная допустимая реактивная нагрузка , кВар завода вычисляется по формуле

з (30)

где - реактивный коэффициент мощности, энергосистемы завода.

Расчет суммарная реактивной мощности компенсирующих устройств , кВар производится по следующей формуле

(31)

Полная максимальная мощность ГПП ,кВА определяется по формуле

(32)

Результаты расчетов нагрузки ГПП приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Расчётные нагрузки ГПП

Объект	Рmах гпп кВт	Qmax гпп кВар	Qmax доп кВар	Qку кВар	Smax гпп кВА
ГПП	2825.76	2017.2	932.5	1084.7	2975.65

Расчет требуемой полной мощности для каждого трансформатора ГПП производится по формуле 23.

По таблице 2.-93 из [3] выбирается тип и полная номинальная мощность трансформаторов ГПП, выбор осуществляется исходя из условия 24.

Характеристики выбранных трансформаторов приведен в таблице 9.

Таблица 9 - Технические данные трансформаторов ГПП

Тип и мощность трансформаторов	n шт	ΔРхх кВт	ΔРкз кВт	Iхх %	Uкз %
ТМ - 2500	2	5.5	23.5	1,1	6,5

Данные потерь мощности трансформаторов главной понизительной подстанции приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Потери мощности в трансформаторах ГПП

Объект	Shom кВА	n шт	КЗ	Потери мощности				Потери энергии кВт∙ч
				Активной, кВт		Реактивной, кВар
				На один	Всего	На один	Всего	На один	Всего
ГПП	2500	2	0.59	13.7	27.4	84.06	169.2	39996.8	79993.5

2.5 Определение центра электрических нагрузок

Источником питания завода является ГПП, правильное ее местоположение обеспечивает работу завода с наименьшими потерями мощности и экономию цветного металла используемых кабелей, шин и проводов. Место, где расположено ГПП называется центром электрических нагрузок (ЦЭН).

Определение центра электрических нагрузок производится по следующим формулам

, (33)

, (34)

где - координата цеха по оси абсцисс, определяется по рисунку 2,

мм;

- координаты цеха по оси ординат, определяется по рисунку 2,

мм;

- полная максимальная мощность цеха, кВА.

Для каждого цеха строится картограмма нагрузок, имеющихся на рисунке 2, в виде окружности определённого радиуса. Радиус окружности каждой из картограмм определяется по формуле

, (35)

где m - масштаб равный 2 , кВА/мм².

Результаты расчетов радиуса окружности для построения картограмм нагрузок завода сведены в таблицу 11.

Таблица 11 - Радиусы окружности для построения картограмм

Объект	Цех 1	Цех 2	Цех 3	Цех 4	Цех 5
Ri , мм	10.4	19.5	20.34	12.62	13.1

Питание цехов завода от ГПП осуществляется кабелями АСБ, проложенными в земляных траншеях на расстоянии между кабелями 200 мм. Для каждого кабеля определяется расчетный ток ,А по формуле

, (36)

где U_ном- вторичное напряжение трансформатора ГПП, U_ном =10кВ

Сечение кабеля выбирается по таблице 2 из [2] согласно условию

, (37)

где - допустимый ток кабеля проложенного к данному цеху, А.

При прокладке нескольких кабелей в одной траншеи вводится поправочный коэффициент

, (38)

где - поправочный коэффициент, зависящий от числа работающих

в траншее кабелей, при расстоянии между ними 200 мм

выбирается по таблице 6 [2].

Количество кабелей прокладываемых к цеху зависит от категории надежности электроснабжения оборудования находящегося в этом цехе. В цехах содержащих электроприемники первой и второй категории надежности, прокладывается два кабеля поэтому, в случае повреждения и последующего отключения одного из них, питание будет осуществляться по второму. В цехе №1 расположенное электрооборудование третьей категории надежности, которая допускает длительный перерыв в электроснабжении, поэтому к этому цеху прокладывается один кабель.

Кабельные линии прокладывают в земляных траншеях, специальных кабельных сооружениях (кабельные каналы, лотки), на эстакадах, в галереях, открыто по стенам зданий и сооружений, в трубах , туннелях

В таблице 12 приведены данные по выбору сечения и количества кабелей, их длины от ГПП до цеха с учетом запаса (4м),а также допустимый ток в том числе с введением поправочного коэффициента.

Таблица 12 - Распределительная сеть завода

Объект	Ip A	Тип кабеля	Сечение мм2	Допустимый ток, А		Длина, м
				без учета Кп	с учётом Кп
Цех № 1	19.18	2АСБ	16	75	60.75	15
Цех № 2	67.44	2АСБ	25	90	72.9	30
Цех № З	73.39	2АСБ	35	115	96.6	10
Цех № 4	26.27	2АСБ	16	75	60.75	12
Цех № 5	30.44	2АСБ	16	75	60.75	25

План расположения ГПП, картограммы нагрузок приводится в соответствии с рисунком 2.

2.6 Расчет класса напряжения и определение сечения проводов воздушной линии

Электроснабжение завода осуществляется от энергосистемы по воздушной линии (ВЛ), выполнены сталеалюминевыми проводами.

Для того, чтобы определить сечение проводов воздушной линии определяется полная максимальная мощность завода , кВА по формуле

, (39)

кВА.

Напряжение воздушной линии рассчитывается по формуле

, (40)

кВ,

где n - число воздушных линий, (п =2) шт;

L - длина воздушной линии, 32км.

Максимальный ток потребляемый заводом вычисляется по формуле

, (41)

А.

где U_ном.з = 35кВ - номинальное напряжение энергосистемы.

Сечение проводов воздушной линии определяется по экономической плотности тока согласно формуле:

, (42)

мм².

где J_эк =1,1 - экономичная плотность тока, А/мм ²

- экономически целесообразное расчетное сечение, мм².

Выбирается ближайшее стандартное сечение провода: АС - 25, с допустимым током I_доп=130А.

Воздушная линия проверяется на потерю напряжения , по формуле

, (43)

.

где r₀ , x_о - удельное активное и реактивное сопротивление, Ом/км (определяется по таблицам 6;8 [2], при среднем расстоянии

между осями проводов Д_ср.=3000мм).

Максимально допустимая потеря напряжения для ВЛ составляет 5%. Полученное при расчетах значение ниже этой величины, поэтому по выбранным ранее проводам марки АС-25 возможно обеспечить электроснабжение завода.

2.7 Выбор пусковой и защитной аппаратуры

Питание электроприемников цеха №1 от электрической сети завода осуществляется по магистральным и радиально-магистральным схемам. В качестве силовых кабелей питающих сети применяются кабели марки АВВГ, которые прокладываются в кабельных каналах в полу. Распределительная сеть выполняется проводами марки АПВ проложенными в трубах ПХВ в бетонном полу.

Основной защитной аппаратурой электрооборудования и станков цеха №1 являются автоматические выключатели серии АЕ2000, для сварочного оборудования это предохранители НПН, в качестве пусковых аппаратов применяются магнитные пускатели серии ПМЛ.

Исходные данные для выбора этой аппаратуры приведены в таблице 3. По расчетному току для каждого вида оборудования токи, соответственно тип автоматического выключателя.

Автоматические выключатели выбираются исходя из условий:

, (44)

где I_АВi - номинальный ток автоматического выключателя, А;

I_рi - расчетный ток электрооборудования, определяется по формуле

(45)

Ток теплового расцепителя-выключателя определяется исходя из условия

, (46)

где I_трi - ток срабатывания теплового расцепителя, А.

Ток электромагнитного расцепителя определяется по формуле

(47)

где I_эрi - ток электромагнитного расцепителя, А.

Выбор автоматического выключателя и их номинальных данных производится по таблице 11 [2].

В каждом распределительном пункте цеха предусматриваются резервные автоматические выключатели.

Для сварочного оборудования определяется ток продолжительности включения по формуле

, (48)

где I_ПВi - ток кратковременного режима работы, А;

S_пi - полная паспортная мощность, кВА;

U_ном=380В - номинальное напряжение.

Рассчитываем ток плавкой вставки предохранителя по формуле:

, (49)

где I_встi - ток плавкой вставки, А;

ПВ - коэффициент продолжительности включения.

Номинальный ток патрона и тип предохранителя выбирается исходя из условия

, (50)

где I_пi - ток патрона предохранителя, А.

Ток плавкой вставки предохранителя определяется из условия

(51)

Выбор предохранителей и их номинальных данных производится по таблице 14.1 [2].

Определение типа и номинального тока магнитного пускателя осуществляется по номинальному току электрооборудования

(52)

Для каждого магнитного пускателя определяем ток теплового реле:

(53)

Магнитные пускатели и их номинальные данные выбираются по таблице 14.2 [2].

Сечение проводов распределительной сети цеха №1 определяется по длительно допустимому току по таблице 2 из [4], согласно условию 37.

Результаты выбора защитной и пусковой аппаратуры, а также сечение проводов сведены в таблицах 13;14

Таблица 13 - Защитная и пусковая аппаратура цеха № 1

Наименование оборудования	Рн , кВт	Iр , А	Защитное оборудование		Пусковая аппаратура
			Тип	Ном. данные	Тип	Ном данные
Универсально-фрезерный	11	22.01	АЕ-2046		ПМЛ- 312

Продолжение таблицы 13

Наименование оборудования	Рн , кВт	Iр , А	Защитное оборудование		Пусковая аппаратура
			Тип	Ном. данные		Тип	Ном данные
Разметочная установка	15	29.15	АЕ-2046			ПМЛ- 412
Вертикально сверлильный	7,5	15.16	АЕ-2046			ПМЛ- 212
Штамповочное оборудование	37	69	АЕ-2056			ПМЛ-612
Прессовое оборудование	45	82.6	АЕ-2056			ПМЛ- 612
Компрессорное оборудование	30	56.45	АЕ-2056			ПМЛ- 612
Приточная вентиляция	7,5	15.16	АЕ-2046			ПМЛ- 412
Вытяжная вентиляция	2,2	5	АЕ-2026			ПМЛ- 112
Подъемное оборудование	30	56.45	АЕ-2056			ПМЛ- 312
Сварка	10	60,73	НПН-60ч			-	-
Радиально-сверлильный	18.5	35.5	АЕ-2046			ПМЛ- 412
Строгальный	5.5	11.4	АЕ-2026			ПМЛ- 212
Расточной	15	29.15	АЕ-2046			ПМЛ- 212
Вертикально-фрезерный	15	29.15	АЕ-2046			ПМЛ- 312
Обрабатывающий центр	22	37.4	АЕ-2046			ПМЛ- 312

Таблица 14 – Питающая линия цеха № 1

Наименование оборудования	Питающая линия				Длина, м
	Тип	S, мм 2	Iд
Универсально-фрезерный	4АПВ	4	23	35,1
Разметочная установка	4АПВ	6	55	21,5
Вертикально сверлильный	4АПВ	2.5	19	22,62
Штамповочное оборудование	4АПВ	25	70	28,29
Обрабатывающий центр	4АПВ	25	70	27.3

Продолжение таблицы 14

Наименование оборудования	Питающая линия				Длина, м
	Тип	S, мм 2	Iд
Прессовое оборудование	4АПВ	35	85	7
Компрессорное оборудование	4АПВ	25	70	30,7
Приточная вентиляция	4АПВ	2.5	19	7,84
Вытяжная вентиляция	4АПВ	2	15	75,2
Подъемное оборудование	АНРГ	25	70	7,33
Сварка	4АПВ	25	70	55,61
Радиально-сверлильный	4АПВ	8	37	29,95
Строгальный	4АПВ	2	15	20,7
Расточной	4АПВ	6	30	20,78
Вертикально-фрезерный	4АПВ	6	30	30,6

Сечение питающей сети цеха №1 определяется по «нагреву» исходя из условия 37. Расчетный ток каждого участка является алгебраической суммой рабочих токов электрооборудования входящих на участок, определяется по формуле

(54)

Результаты выбора приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Питающая сеть цеха

Откуда идет	Куда идет	Iр A	Iдоп А	Тип и сечение кабеля	Длина, м
ТП1	РП1	216.8	235	АВВГ3(1х150+1х95)	8,5
ТП1	РП2	146	170	АВВГ3(1х95+1х50)	20
ТП1	РП3	162	170	АВВГ3(1х95+1х50)	30
ТП1	РП4	74.67	75	АВВГ3(1х25+1х16)	3
ТП1	РП5	317.1	170	2АВВГ3(1х95+1х50)	8,5
ТП1	РП6	327.7	170	2АВВГ3(1х95+1х50)	20
ТП1	РП7	252.9	270	АВВГ3(1х185+1х95)	30

2.8 Расчет токов короткого замыкания завода

Расчёт токов короткого замыкания производится в относительных базисных единицах. В качестве базисной мощности (S_б) применяется мощность (S_кз) на шинах районной подстанции, которая по заданию проектируемый завод получает питание равна 500 МВА.

В качестве базисных напряжений используются средние значения напряжений соответствующих ступеней схемы (U_б1 =37,5 кВ; U_б2 =10,5 кВ), тогда базисные токи будут равны по формулам

, (55)

1кА,

, (56)

кА.

Сопротивления схемы замещения рассчитываем по формулам

1) Относительное базисное сопротивление определяется по формуле

, (57)

2) Индуктивное базисное сопротивление воздушной линии рассчитываем по формуле

, (58)

3) Активное базисное сопротивление воздушной линии рассчитываем по формуле

, (59)

4) Индуктивное базисное сопротивление трансформатора рассчитываем по формуле

, (60)

5) Суммарное индуктивное базисное сопротивление до точки К1 рассчитываем по формуле

, (61)

6) Полное базисное сопротивление до точки К1 определяется в зависимости от численных значений и

Если , то

. (62)

Если ,

то (63)

7) Индуктивное базисное сопротивление до точки К2 определяется по формуле:

, (64)

8) Полное базисное сопротивление до точки К2 определяется в зависимости от численных значений и

Если , то

. (65)

Если ,

то (66)

Мощность питающей системы несоизмеримо больше мощности завода. Поэтому предполагается, что апериодическая составляющая токов К3 в точках К1 и К2 во времени не изменяется так как тогда установившиеся токи короткого замыкания в этих точках можно рассчитать по формулам

, (67)

кА

, (68)

кА.

Величины ударных токов в точках K1 и K2 определяются по следующим формулам

, (69)

где К_У - ударный коэффициент.

кА.

, (70)

кА

Постоянное время не затухания процессов токов короткого замыкания рассчитывается по формуле

(71)

с

с

2.9 Расчет заземляющего устройства цехов № 1,2

Заземлением называется преднамеренное соединение какого-либо участка электрической цепи или оборудования с устройством заземления. В большинстве случаев устройством заземления является металлический штырь или группа штырей определенного сечения и размеров, закопанных в землю и соединенных между собой. Штырь соединен с проводом, который подводится к заземляемому оборудованию. Сам провод, штыри, соединяющая их полоска металла, крепление провода к штырю, место расположения - всё это нормируется согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок).Вид грунта – супесь Вертикальный электрод – уголок

L_в=2.5 м –длина вертикального электрода Горизонтальный электрод –полосовое железо(40х4)

Определение расчетного сопротивления одного вертикального электрода по формуле

r_{в =} 0.3 · ρ · k_cез.в ; (72)

r_{в =} 0.3 · 300 · 1.3 = 117 Ом

где ρ = 300 ом/м –сопротивление контурное заземление на метр.

Определение предельного сопротивления совмещения ЗУ, R_зу по формуле

R_зу ≤ 4 (73)

R_зу ≤ 12 Oм

Определение количества вертикальных электродов определяется по формуле:

а) Без учета экранирования (расчетная)

(74)

б) С учетом экранирования

(75)

Для равномерной расстановки по контуру заземления принимаем количество вертикальных электродов -16 штук.

Находим длину вертикального электрода,Ln по формуле

L_n1,2 = (А+2)·2 + (В+2)·2; (76)

L_n1 =(36+2)·2 + (36+2)·2=152 м

Расстояние между вертикальными электродами по длине и ширине объекта рассчитывается по формуле

(77)

(78)

где, а_А – расстояние между электродами по ширине объекта, м;

а_В –расстояние между электродами по длине объектам, м;

n_В – количество электродов по ширине объекта;

n_А – количество электродов по длине объекта.

Далее так как периметры обоих цехов одинаковые, следующие значения относятся к цехам №1,2. Средние значения расстояний рассчитываем по формуле

; (79)

Определяем уточненные значений сопротивлений по формулам Rr,Oм

ρ · k_cез.в ; (80)

Ом

; (81)

Ом

Определяем значения фактического сопротивления Rзуф( Ом) по формуле

(82)

Ом

Так как условие R_зу > R_зуф (12 > 6.54) выполнено, полученные значения правильны. План заземления цехов №1,2 представлены на рисунке 3,4

2.10 Энергобаланс. Энергопаспорт

Энергетический паспорт ( Энергопаспорт ) – документ содержащий информацию, о проведенном энергетическом обследовании, включающий в себя информацию об использовании энергетических ресурсов в целях получения достоверной информации об объеме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности, выявления возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности, оформленный в соответствии с законодательством РФ. Экспертиза энергетического паспорта и соответствующих документов – это целый комплекс мероприятий с целью выявить, насколько точно организацией, проводившей энергетическое обследование.

Данные энергетического паспорта цеха №1 представлены в таблице 15

Таблица 15 – Энергетический паспорт цеха №1

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ № 1 потребителя топливно-энергетических ресурсов
Электромеханический завод ___________________________________________________________________________наименование организации, предприятия
месяц декабрь 2012 г.
Адрес здания		ул. Салова 63
Разработчик проекта		Жуков Д.Ю.
Адрес и телефон разработчика		---
Шифр проекта		кпо512
Расчетные условия
Наименование расчетных параметров	Обозначение параметра	Единица измерения	Расчетное значение
Расчетная температура внутреннего воздуха	tint	°С	25
Расчетная температура наружного воздуха	text	°С	15
Продолжительность отопительного периода	zht	сут	150
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tht	°С	-5

Продолжение таблицы 15

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ № 1 потребителя топливно-энергетических ресурсов
Градусо-сутки отопительного периода		Dd		°С×сутки		-5х150
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания
Назначение				Завод (производство)
Размещение в застройке				Цех№1
Тип				Промышленное здание
Конструктивное решение				Представлен на листе «План цеха №1»
Установленная мощность потребителей электроэнергии по направлениям использования
Электроприемник	Мощность		Количество		Примечание
Мелкосерийные станки	331		27		-
Прессоштамповочное оборудование	172		4		-
Вентиляционное оборудование	31.3		7		-
Компрессорное оборудование	120		4		-
Грузоподъемное оборудование	30		1		-
Сварочное оборудование	40		4		-
Осветительное оборудование	23		1		-

Продолжение таблицы 15

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ №1 потребителя топливно-энергетических ресурсов
Определение энергоэффективности здания
Обозначение класса энергоэффективности	Наименование класса энергетической эффективности		Величина отклонения расчетного значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного, %		Рекомендуемые мероприятия органами администрации субъектов РФ
Для новых и реконструированных зданий
А	Очень высокий			Менее минус 51	Экономическое стимулирование
оснащенность средствами учета энергетических ресурсов;
Вид прибора	количество			Технические характеристики
Счетчик	7			ТШ-0.66
объем расходуемых энергетических ресурсов и его динамика;
Объект	Потребление активной энергии в сутки, кВт*час			Потребление активной энергии в год, кВт*час		Время работы за год,час
Цех №1	5978.4			1482643.2		1984
потенциал энергосбережения, оценка возможной экономии, кВт*час				17935.2
потенциал энергосбережения, оценка возможной экономии, руб				107611.2
Типовой план энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Мероприятие		Срок выполнения		Нормативная ссылка, способ достижения
Переход на окна с еще большей энергоэффективностью		2014
Мероприятия по компенсации реактивной мощности: а) установка конденсаторных батарей; б) использование синхронных двигателей; в) применение синхронных компенсаторов.		2015
Снижение потребления воды		2013		Оснащение цеха счетчиками воды и нормируемым количеством ее подачи
АСУ осветительными установка		2015		Светодиоды, датчики движения

Примерный расчет экономии электроэнергии Экономия электрической энергии за год , определяется по формуле

(83)

кВт ч

где К эф=60 - коэффициент эффективности %;

= мощность оборудования, кВт

- время работы оборудования за год, час

Экономию выраженну. в денежном эквиваленте , руб рассчитываем по следующей формуле при стоимости 1кВт = 6 руб·ч

(84)