Проектирование электроснабжения электроремонтного цеха

Существуют различные схемы, позволяющие осуществлять питание потребителей 1, 2 и 3-й категорий надежности.Экономичность работы энергосистемы заключается в выполнении следующих требований [3,6,7]: - максимальное приближение ИП к потребителям, что приводит к минимуму сетевых звеньев, промежуточных трансформаций и коммутаций;- выбор режима работы элементов СЭС. Основным является раздельная работа элементов (линий, трансформаторов), что приводит к снижению токов короткого замыкания (КЗ), применение более «легкой» и дешевой коммутационной аппаратуры, упрощенного РУ;- снижение затрат на монтаж, обслуживание и ремонт электрооборудования предприятия вследствие рациональной организации труда, оптимизации технологических процессов, применения инновационного оборудования, имеющего значительно лучшие показатели по сравнению с устаревшими марками.Требования к экономичности системы электроснабжения предприятия в целом зависят от потребляющей им мощности, существующей технологии производства и ограничиваются критериями требований к надежности электроснабжения потребителей. Для средних и крупных предприятий наиболее экономичной является система глубоких вводов, при которой сети напряжения 35-220 кВ максимально приближаются к потребителям, часто подстанции «глубокого ввода» строятся на территории предприятия. При этом принимаются во внимание особенности данного предприя-тия, наличие зон с агрессивной средой, режимы работы отдельных потребителей, их категория по надежности питания электроэнергией. При проектировании СЭС следует, как правило, выходить из раздельной работы линий и трансформаторов, так как при этом снижаются токи короткого замыкания, упрощаются и дешевеют схемы коммутации и релейной защиты.Питание потребителей рекомендовано осуществлять по магистральным схемам с различной степенью резервирования (если позволяют требования по надёжности). Такие схемы гораздо более экономичнее, чем радиальные. В магистральных схемах потребителей присоединяют к магистрали, обеспечивает кратчайший путь передачи электроэнергии от ИП, благодаря чему уменьшаются потери электроэнергии, а также уменьшается количество звеньев распределения и коммутации электроэнергии. Это – основное и существенное преимущество таких схем. Магистральным схемам следует отдать предпочтение как более экономичным. В практике проектирования и эксплуатации очень редко встречаются схемы электроснабжения, которые выполнены исключительно по радиальному или по магистральному типу. Питание электроприемников параллельных технологических потоков следует осуществлять от разных подстанций, РП, магистралей или от разных секций шин одной подстанции. Все взаимосвязаны технологические агрегаты одного потока целесообразно питать от одной секции шин, одного РП, магистрали и т.п. При проектировании СЭС следует предусматривать рациональные меры по оптимизации электропотребления и выравнивания графика нагрузки. Вместе с технологами на время максимума нагрузки в энергосистеме необходимо искать потребители - регуляторы для возможного их выборочного отключения в разумных пределах технической и экономической целесообразности. В СЭП предприятий желательно стремиться к максимально возможной унификации схемных и конструктивных решений электрической части. В этом случае можно объединить трансформаторно-масляное хозяйство, иметь общее для всех предприятий бронирование мощного электрооборудования и др. Экономичность системы внешнего электроснабжения предприятия во многом определяется величиной напряжения питающих ЛЭП и обоснованным выбором места расположения понижающих подстанций. Таким образом, выбор оптимального напряжения тесно связано с выбором рациональной схемы внешнего электроснабжения. При выборе конструктивных вариантов схем электроснабжения рас-смотрение экономических и технических вопросов электроснабжения должно находиться в тесной связи с наиболее важным для предприятий вопросом бесперебойности питания электроэнергией в соответствии с категорией надежности электроприемников.10. Система уравнивания потенциалов и молниезащита объектаДля защиты от поражения электрическим током в дипломной работе Вы не пишите дипломную работу предусматривается заземление всех металлических частей электроустановок, нормально находящихся под напряжением, путём соединения с заземлённой нулевой точкой трансформатора. Заземление нулевой точки трансформатора осуществляется на подстанции.Одной из основных функций заземления открытых проводящих частей (корпусов) электроустановки является защита от поражения электрическим током. Условия работы заземляющих устройств определяется, в первую очередь, удельным электрическим сопротивлением земли и электрическими параметрами заземляющих и защитных проводников. Кроме того, конфигурация, линейные размеры, поперечное сечение заземляющих и защитных проводников, их материал и то, какие части ЭУ зданий и сооружений, используются в качестве указанных проводников, также создают множество вариантов для принятия решения.По ГОСТ Р 50571.2-94 различают следующие типы систем заземления: TN-S, TN-C, TN-C-S, TT, IT. Для систем бесперебойного электропитания основной системой заземления (защитного зануления РЕ, так как сети с напряжением менее 1кВ выполняются с глухозаземленнойнейтралью) является система TN-S-С, приведенная на рис. 10.1.Рисунок 10.1 – Система заземления TN-S-С.Эта схема исключает протекание обратных токов в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех из точки общего присоединения.На вводе в электроустановку жилого дома выполнить повторное заземление 10 Ом. В качестве ГЗШ использовать РЕ-шину вводно-учетного щитка ЩК1. Для защиты от поражения электрическим током в случае нарушении изоляции в проекте применены следующие меры защиты при косвенном прикосновении: автоматическое отключение питания; уравнивание потенциалов. Присоединения проводников уравнивания потенциалов к ГЗШ выполнить болтовыми соединениями класс контактного соединения -2 по ГОСТ 10434-82.В данном проекте выполнены системы заземления и дополнительного уравнивания потенциалов. Система заземления состоит из контура заземления, шины заземления (РЕ) и заземляющих проводников. Шина РЕ расположена в ЩПП. С помощью заземляющих проводников шина РЕ подключена к контуру защитного заземления. Расчет контура защитного заземления представлен ниже. Заземляющие проводники выполнены из стальной полосы 40х4мм и подключаются к контуру защитного заземления в двух точкахСистема дополнительного уравнивания потенциалов состоит из контура дополнительной системы уравнивания потенциалов внутри помещения. Контур системы дополнительного уравнивания потенциалов выполнен из стальной полосы 20х4 проложенной по периметру дома. К контуру системы дополнительного уравнивания потенциалов подключены все одновременно доступные прикосновению открытые металлические проводящие части стационарного электрооборудования дома. Соединения проводников системы дополнительного уравнивания потенциалов выполнить согласно ГОСТ 10434 “Соединения контактные электрические. Общие технические требования” ко 2-му классу соединений.Различают естественные и искусственные заземлители. В качестве заземляющих проводников на объекте используются: подкрановые пути, соединенные между собой стальной полосой 40 х 4мм, металлические корпуса шинораспределительные, стальные трубы электропроводки.В местах болтовых соединений подкрановых путей должны быть приварены перемычки из стальной полосы 40 х 4 мм2.Спуски к заземляющим элементам электрооборудования выполняются стальной полосой 25 х 4мм2. Все соединения полосой стали выполняются сваркой. Крепление полосовой стали к стенам выполняется с помощью строительного монтажного пистолета.Заземляющие проводники при замыкании на корпус или на нулевой провод должны обеспечивать такой ток короткого замыкания, который превышал бы номинальный ток комбинированного расцепителя автомата не менее чем в 3 раза или ток плавкой вставки. При этом обеспечивается отключение места однофазного короткого замыкания.1.Составить расчётную схемуL1= 0,0036 км - расстояние от трансформатора до ответвления от распределительного устройства к самому удаленному электроприемнику;L2= 0,059 км - расстояние от ШРУ до самого дальнего электроприемника.Рисунок 10.1 – Расчётная схема2.Составить схему замещенияРисунок 10.2 – Схема замещенияКаждый элемент схемы электроснабжения заменяется активным и реактивным сопротивлением, соответствующим данным элементу схемы электроснабжения, то есть каждый элемент схемы заменяется элементом R L, так как активное сопротивление R определяет активную нагрузку электрическому току, а реактивное сопротивление L, определяет возможные потери мощности.3.Полное сопротивление питающего трансформатора.Zтр.=0,027 Ом10.Определить полное удельное сопротивление магистрального кабеля Zо.шма= (10.1)гдеRо.шма = 0,022Ом/км – удельное активное сопротивление ШМА;Xо.шма = 0,018ОМ/км – удельное реактивное сопротивление ШМАZо.шма.= = 0,225.Определить полное сопротивление Zшма=Zо.шма·L1(10.2)гдеL1= 0,0036 км– длина кабеля от трансформатора до электроприемника; Zшма=0,22· 0,0036 = 0,011 (Ом)6.Определить удельное сопротивление кабелягдеRокаб= 2 Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля;Xокб = 0,073 Ом/км – удельное реактивное сопротивление кабеля;Zокаб.== 2,001 (Ом/км)7.Определить полное сопротивление кабеляZкаб=Zокаб · L2(10.5)где L2= 0,059 км–длина кабеля от РУ до электроприемника;Zкаб =2,001· 0,059 = 0,32(Ом)8.Определить полное сопротивление электриприемника.9.Определить суммарное полное сопротивление схемы.Эквивалентное удельное сопротивление грунта в слое сезонных изменений, соответствующее сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значение:где ρ0 – удельное сопротивление грунта (для суглинкаρ0 =100 Ом·м);Ψ – коэффициент сезонности; Ψ = 2,7 для II климатической зоны для средней влажности грунтов.Расчет заземления будем производить без учета естественных заземлителей. Сопротивление естественных заземлителей фундаментов здания примем в счет надежности. Выберем вертикальные электроды в виде стальных оцинкованных стержней диаметром 18 мм., длиной 4 м., верхние концы стержней лежат на глубине 0.7 м. от поверхности земли. К вертикальным электродам приварены горизонтальные электроды. Горизонтальные электроды представляют собой стальные шины сечением 4∙40 мм2., шина поставлены на ребро. Данные заземлители и образуют контур заземления.Так, как заземлители проложены в слое сезонных изменений соответствующего сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значение произведем расчет по формуле:где – толщина слоя сезонных изменений грунта; =0,7 м. – глубина залегания электрода.Определим длины частей электрода находящиеся ниже слоя сезонных изменений:Удельное эквивалентное сопротивление грунта можно определить по формуле:где и – длины частей электрода, находящиеся в слое сезонных изменений.Определим удельное эквивалентное сопротивление грунта:Расстояние от поверхности земли до середины электрода можно определить по формуле: где = 0,7 м. – глубина залегания электрода.м.Рассчитаем сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода по формуле:где –удельное сопротивление грунта для вертикальных электродов;–длина вертикальных электродов;d–диаметр вертикальных электродов;t–расстояние от поверхности земли до середины электрода.Определим ориентировочное число вертикальных заземлителей по формуле:где n = 0,6 ÷ 0,8 – коэффициент использования вертикальных заземлителей, размещенных по контуру;R– предельно допустимое сопротивление.Принимаем число электродов n = 10, при расположении по контуру здания.Длина контура горизонтального электрода с расположением по периметру на расстоянии 1 м от фундамента определяется по формуле:Определим сопротивление растеканию горизонтальных заземлителей по формуле:где –удельное эквивалентное сопротивление грунта;–длина контура горизонтального электрода; d–высота электрода.При размещении 10 вертикальных электродов по контуру определим отношение расстояния между электродами к их длине по формуле:где k–отношение расстояния между электродами к их длине;a = 9,5 м.– расстояние между вертикальными электродами при размещении по горизонтальному контуру;L = 4 м. – длина вертикального заземлителя.По отношению расстояния между электродами к их длине равным 2,37 методом интерполяции определяем коэффициенты использования соответственно электродов nг= 0,4 и nв = 0,71.Сопротивление растеканию тока группового заземлителя определим по формуле:где nги nв – коэффициенты использования электродов.Таким образом, заземляющее устройство состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей. Горизонтальный заземлитель прокладывается на расстоянии 1 м. от фундаменты здания.Молнезащита зданияУстройство молниезащиты дома выполнено в соответствии с "Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД34.21.122-87 и "Инструкцией молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" СО 153-34.21.122-2003 по III категории.Контур заземления выполнить по периметру здания согласно плана. Контур выполнить стальной полосой 4х40мм на расстоянии 1000мм от стен здания на глубине 500мм. Вертикальные заземлители выполнить стальным уголком 40х40х4мм, h=2500мм. В качестве молниеприемника применить стальной пруток d=12мм.Сопротивление повторного заземлителя не нормируется (п.1.7.61, ПУЭ).Зона защиты стержневогомолниеприемника – Б. Молниеприемник h=3500мм выполнить на верхнем коньке крыши.В качестве токоотводов использовать стальные прутки d=8мм. Токоотводы смонтировать по углам здания, присоединить к контуру заземления и молниеприемникам на крыше сваркой.Все соединения проводников системы заземления и молниезащиты выполнить сваркой. Соединить контур заземления с РЕ шиной ЩЭ проводом марки ПВ 1х35 в двух местах согласно плану, завод в здание выполнить стальной полосой 4х40. Все соединения заземляющих и уравнивающих проводников с РЕ шиной ЩЭ выполнить болтовыми.11. Безопасность жизнедеятельности11.1 Основные требования безопасности при обслуживании оборудования ТП Осмотр трансформаторов производится оперативным персоналом в порядке текущей эксплуатации с соблюдением ПОТ РМ-016-2001 п.10.8.1. При осмотре состояния токоведущих частей рекомендуется использовать оптические приборы (бинокль) и бесконтактные термометры (пирометр). Отбор газа из газового реле работающего трансформатора должен выполняться после разгрузки и отключения трансформатора. Работы выполняются согласно пункту 10.8.2 ПОТ РМ-016-2001. Осмотр газовых реле и выпуск воздуха должны производиться со стационарных площадок с соблюдением требований правил по охране труда при работе на высоте.Категорически запрещается:Подъем персонала и инструмента на крышку бака трансформаторов, находящихся под напряжением;Приближаться к баку трансформаторов при наличии подозрительных шумов и потрескиваний и т.п., указывающих на внутренние повреждения трансформатора, осматривать газовое реле и отбирать из него пробы газа при срабатывании газовой защиты на сигнал.Находиться у трансформатора в зоне выброса масла из предохранительного клапана.Запрещается переключение устройства РПН трансформатора, находящегося под напряжением, вручную (рукояткой).Допуск по нарядам к работам на отключенный трансформатор производится только после выполнения всех оперативных отключений, указанных в инструкции по оперативным переключениям, и выполнения требований ПОТ РМ-016-2001.Персонал, занятый сушкой и засыпкой силикагеля в фильтр должен работать в резиновых перчатках. Рабочее место должно быть оборудовано колпаком с вытяжной вентиляцией.Перед началом работ внутри бака трансформатора необходимо убедиться, что содержание кислорода в воздухе внутри бака составляет не менее 20 %. Работы выполняются согласно пунктам 10.8.4-10.8.7 ПОТ РМ-016-2001.11.2 Применение средств защиты при работе в электроустановкахОбщие моменты организации безопасной эксплуатации электроустановок: Для этих целей электротехническим персоналом, входящим в состав энергетической службы, учреждения, организации.Все мероприятия по обслуживанию электроустановок выполняются согласно «Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок».При производстве электромонтажных работ выполняются правила техники безопасности в соответствии с требованиями СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве».Электромонтажные работы выполняются согласно требованиям СНиП 9.02.5.06-85 «Электротехнические устройства».По окончании работ выполняется проверка оборудования и электромонтажных работ, в т.ч. испытание сопротивления изоляции провода, проверку наличия связи ЭлектробезопасностьЗащитное заземление. Для обеспечения безопасного напряжения на частях оборудования нормально не находящейся под напряжением, но могут оказаться под напряжением, предусмотрено внешний контур заземления.Проверяются цепи между заземлителями и заземляющими элементами. Следует проверить сечения, целостность и прочность проводников заземления и зануления, их соединений и присоединений. Не должно быть обрывов и видимых дефектов в заземляющих проводниках, соединяющих аппараты с контуром заземления.Защитное отключение. В тех случаях, когда устройство защитного заземления не может обеспечить безопасной эксплуатации электрической установки или по экономическим соображениям его не выгодно устанавливать, то целесообразно в дополнение к защитному заземлению применить защитное отключение.Защитное отключение - система защиты, обеспечивает безопасность путем автоматического отключения электроустановки при возникновении аварийной ситуации (повреждении), что вызывает опасность поражения людей электрическим током. Опасность поражения возникает при следующих повреждениях электроустановки: замыкание на землю, снижение сопротивления изоляции, неисправность заземления.Защитное отключение имеет ряд преимуществ перед заземлением: быстродействие, независимость от величины тока срабатывания автоматов и предохранителей.Контроль и профилактика изоляции. Контроль изоляции - измерение его активного или омическое сопротивление с целью выявления дефектов и предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий.Чтобы предотвратить замыкание на землю и другие повреждения изоляции, при которых возникает опасность-поражения людей электрическим током, а также выходит из строя оборудования, необходимо проводить испытания повышенным напряжением и контроль изоляции. При испытаниях повышенным напряжением дефекты изоляции обнаруживаются вследствие пробоя и дальнейшего прожига изоляции.Основными изолирующими электрозащитными средствами, применяемыми в электроустановках до 1000 В, есть изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками.Дополнительные защитные средства испытываются повышенным напряжением, не зависящей от рабочего напряжения электроустановки, в которой они должны применяться. В электроустановках напряжением до 1000 В дополнительными защитными средствами являются диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики и изолирующие подставки.Существует также ряд технических мероприятий:1) меры, препятствующие ошибочной подачи напряжения;2) вывешивание плакатов и предупреждающих знаков;3) установление временных ограждений;4) наложение переносных заземлений на токопроводящие шины ремонтируемого со стороны возможных источников появления напряжения и др.Предупреждающие знаки, плакаты должны быть изготовлены из материала, не проводящего электрический ток.ЗаключениеВ результате выполнения работы выполнено проектирование системы электроснабжения электроремонтного цеха в связи с реконструкцией при соблюдении заданных требований к надежности схемы электроснабжения и качеству электроэнергии. В соответствии с поставленной целью в работе выполнены задачи исследования: - приведена краткая характеристика предприятия, а также характеристика помещений и оборудования цеха;- осуществлён выбор технологического оборудования цеха, аппаратуры защиты и управления, сечений проводников технологического оборудования, источников освещения;- произведён выбор схемы электрической сети цеха;- произведён расчёт силовых электрических нагрузок цеха;- осуществлён выбор аппаратов защиты и сечения кабелей питающей силовой сети цеха;- выполнен расчёт электрического освещения цеха;- описаны мероприятия по охране труда и техника безопасности;- произведён расчёт контура заземления ТП, питающей цех.В результате выполнения работы разработан комплекс мероприятий и технических решений, позволяющий осуществить реконструкцию системы электроснабжения и провести выбор оборудования при неукоснительном соблюдении современных требований надёжности, экономичности и безопасности.Список литературыПравила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Главгосэнергонадзор России, 2013. – 692 с.ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначенияФедеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «Об энергосбережении, повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике. Разработка по заданию Минэнерго России: Рук.работы: чл.-корр. РАН Воропай Н.И. М., 2011.Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2017. - 174 с.Козлов В.А. «Электроснабжение городов».- 5- е издание. – Санкт-Петербург: Энергоатомиздат, 2002. – 264 с.Передача и распределение электрической энергии / Герасименко А.А., Федин В.Т. - Изд. 2-е, - Ростов Н/Д: Феникс, 2008.Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник /А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф и др. –М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012.Справочник по проектированию электроснабжения городов / В.А. Козлов, Н.И.Билик, Д.Л. Файбисович. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1986. - 256 с.: ил. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 1. - Электроснабжение / Под общ.ред. А.А. Федорова - М: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.: ил.Беляев, А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ /А.В. Беляев. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд. – 1988. – 176 с.Баранов Л.А. Светотехника и электротехнология / Л. А. Баранов, В. А. Захаров -М.: Колос, 2008. – 343 с.Газалов, В.С. Светотехника и электротехнология. Часть 1 «Светотехника». Учебное пособие. /В.С. Газалов. – Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2003. – 268 с.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989 г.Водянников В.Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике. – М.: Колос, 2008 – 263 с.Петров, Д. В., Хорольский, В. Я, Таранов, М.А. Методика определения технико-экономических показателей в дипломных проектах. / Д. В. Петров и др. – М.: Агропромиздат, 1996. – 252с.Галимова, Е.О. Безопасность труда при монтаже, обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий: справочник. / Е.О. Галимова. - М.: КноРус, 2011. - 288 c.Грунтович, Н.В. Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования: Учебное пособие / Н.В. Грунтович. - М.: Инфра-М, 2018. - 396 c.Павелко, Н.Н. Безопасность труда при монтаже, обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий. Справочное издание / Н.Н. Павелко, С.О. Павлов. - М.: КноРус, 2013. - 288 c.Сибикин, Ю.Д. Безопасность труда при монтаже, обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий / Ю.Д. Сибикин. - М.: КноРус, 2016. - 264 c.Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2017. - 174 с.