Введение

ВВЕДЕНИЕ

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем.

По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.

На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз. В зависимости от места расположения в схеме электроснабжения трансформаторные подстанции называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

• обеспечивать необходимую надёжность электроснабжения приёмников электроэнергии в зависимости от их категории;

• быть удобными и безопасными в эксплуатации;

• иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

• иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа

Для приёма и распределения электроэнергии к группам потребителей трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, которое связано со следующим:

• выбором и применением рационального числа трансформаций (оптимальный вариант числа трансформаций – две-три);

• выбором и применением рациональных напряжений (в системах электроснабжения промышленных предприятий даёт значительную экономию в потерях электроэнергии);

• правильным выбором места размещения цеховых и главных распределительных (понизительных) подстанций (обеспечивает минимальные годовые приведённые затраты);

• дальнейшим совершенствованием методики определения электрических нагрузок (способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения);

• рациональным выбором числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров, что ведёт к сокращению потерь электроэнергии и повышению надёжности;

• принципиально новой постановкой для решения таких задач, как, например, симметрирование (выравнивание) электрических нагрузок.

В данном курсовом проекте ставится цель разработать план электроснабжения гранитной мастерской.

Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Гранитная мастерская (ГМ) предназначена для оказания ритуальных услуг населению. Она является составной частью комплекса бытового обслуживания.

В ГМ обрабатывают плиты из гранита, мрамора и прессованной крошки, а также выполняют гравировальные работы.

Транспортные операции выполняются подвесными и наземными электротележками.

В мастерской предусмотрены:

1) технологические помещения:

- распиловочная, для пиления камня на плиты требуемых размеров;

- слесарная, для приведение инструмента в рабочее состояние;

- граверная, для выполнения надписей и портретов на камне;

- компрессионные, для получения сжатого воздуха пневмоинструментам;

2) бытовые помещения:

- бойлерная, для получения горячей воды от электрокотла;

- душевая, для помывки рабочего персонала;

- кабинет, для отдыха и оформления заказов.

Кроме этого есть склад для хранения готовой продукции.

Электроснабжение (ЭСН) осуществляется от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП), подключенной к городской сети.

По категории надежности ЭСН - это потребитель 3 категории, кроме вентиляторов и ОУ, которые относятся ко 2 категории.

Объект имеет сильную запыленность. Внутренняя проводка для защиты от пыли и механических повреждений выполняется в трубах.

Количество рабочих смен - 1. Грунт в районе гранитной мастерской - суглинок с температурой +8. ЭО КТП и ГМ имеют общий заземлитель, выполненный из прутковых электродов.

Каркас здания сооружен из блоков-секций длинной 4 и 6 метров каждый.

Размеры цеха A х B х H =24х14х4 м.

1.2 Расчет освещения цеха

1.2.1 Расчет рабочего освещения методом коэффициента использования

Распиловочная

Условия среды в цехе нормальные, поэтому для освещения выбираем светильники типа ЛСП 02 (<3> стр.54,табл.3-7). Коэффициентом использования ? называют отношение потока, падающего на освещаемую поверхность, ко всему потоку ламп.

Зависимость ? от площади помещения, высоты и формы учитывают комплексной характеристикой – индексом помещения i:

i = м,                                                

где S – площадь помещения, м2;

А и В – соответственно длина и ширина помещения, м;

h – расчетная высота,

h = H – (hсв + hрп),

где H – высота помещения, м;

hсв – расстояние светильников от перекрытия, м;

hрп – высота рабочей поверхности, м.

По таблице (<3>, стр.126, табл. 5-1) задают коэффициенты отражения для потолка ?п, стен ?с и пола ?р. Определяют коэффициент использования по таблице (<3>,  стр.134, табл. 5-9) в зависимости от i, ?п, ?с, ?р.

Для данного цеха A = 12 м; B = 12 м; H = 4 м; hсв = 0 м; hрп = 1м.

h = 4 – (1+0) = 3 м;

Исходя из таблицы (<3>, стр.126, табл. 5-1) имеем ?п = 50%, ?с = 30%, ?р= 10%.

По справочным материалам (<3>, стр.135, табл. 5-10) находим коэффициент использования ? = 49%.

Количество рядов светильников определяется по формуле:

,

где L - расстояние между рядами, м.

,

где ? - коэффициент, зависящий от кривой светораспределения светильника.

Светильник ЛСП02 имеет в поперечной плоскости кривую светораспределения типа Д (косинусный тип), для которой ?=1,4 (<3>, стр.123, табл.4-16).

Тогда:

,

, принимаем n=3.

Уточняем м, тогда м.

Потребный световой поток ряда определяется как

Ф = ,

где Е – требуемая освещенность, лк;

S – освещаемая площадь, м2;

? коэффициент минимальной освещенности;

Еср, Еmin – средняя и минимальная освещенность соответственно, лк;

k – коэффициент запаса расчетной освещенности (<3> стр.102, табл.4-4к).

N – число рядов светильников.

где ? световой поток светильника, лм;

Принимаем для рассматриваемого цеха Е = 300 лк (<3> стр.102, табл.4-4н), z = 1,1(<3>), k = 1,5 (<3>, стр.102, табл.4-4н).

Лм

Затем определим число светильников в ряду'

Для осветительной установки выбираем источник света ЛБ-40, ФЛ=3000лм, Lсп=1,24 м.

Тогда . Принимаем n=16 и устанавливаем попарно в светильник ЛСП 02 – 2х40 в количестве 8.

1.2.2 Проверка светового потока точечным методом

Точечный метод служит для расчета освещения рабочей поверхности, а также для проверки фактической освещенности в контрольных точках, являющихся наименее освещенными.

Первоначально принимается, что поток лампы в каждом светильнике равен 1000 лм. Создаваемая в этом случае освещенность называется относительной и обозначается ?.

Величина ? зависит от светораспределения светильника и геометрических размеров p, L и h. Для определения ? служат линейные изолюксы условной горизонтальной освещенности (<3>, стр.208, рис. 6-56). При пользовании ими по плану обмеряются размеры p и L, находятся отношения р’ =ph и L’=Lh и для точки на графике определяется ?

Пусть суммарное действие «ближайших» светильников создает в контрольной точке относительную освещенность ??; действие более далеких светильников и отраженную составляющую приближенно учтем коэффициентом ?. Тогда для получения в этой точке освещенности Е с коэффициентом запаса k лампы в каждом светильнике должны иметь поток

По этому потоку подбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой должен отличаться от рассчитанного в пределах -10 ? +20%. При невозможности выбора лампы с таким допуском корректируется расположение светильников.

Значение ? чаще всего можно принимать в пределах 1,1-1,2; оно зависит от коэффициентов отражения поверхностей помещения, характера светораспределения, тщательности учета «удаленных» светильников и т. д.

Зададим контрольную точку. Точка А освещается шестью «полурядами» (Рис.1). Значения p, L, p’, L’ и определенные величины ? приведены в таблице 4.

Рис.1 Положение точки А

Высота h = 3 м.

Таблица 4 - Расчет освещения точечным методом.

Полуряд	р, м	L	p', м	L’	?
1 и 2	2	2	0,67	0,67	2х50
3	6	2	2	0,67	6
4 и 5	2	10	0,67	3,33	2х90
6	6	10	2	3,33	14
	300

Из выше написанной формулы вычисляем

В каждом ряду поток ламп должен составить 4090.9х12=49090.9 лм, что соответствует 40909.9:(2х3000)=8 светильников 2х40Вт, которые хорошо вписываются в ряд, заполняя его почти без разрывов.

Освещённость в точке А будет равна:

Данная величина Е находятся в пределах разрешённого диапазона (-10%...+20%) необходимой освещённости.

1.2.3 Расчёт аварийного освещения

Так как рабочих в помещении одновременно будет находиться менее 20, работа производится в одну смену и присутствует достаточное естественное освещение, то согласно ПУЭ нет необходимости проектировать аварийное освещение. ([3] п.6.1.23).

1.2.4 Расчет освещения во вспомогательных помещениях

Удельная мощность ? (в ваттах на квадратный метр), т. е. частное от деления суммарной мощности ламп на площадь помещения, является важнейшим энергетическим показателем осветительной установки, широко используемым для оценки экономичности решений, для самоконтроля расчетов (при наличии достаточного опыта) и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальных стадиях проектирования.

На всех стадиях разрешается взамен полного светотехнического расчета определять мощность или число ламп по таблицам удельной мощности (хотя в ответственных случаях рекомендуются более точные формы расчета), но только для общего равномерного освещения при отсутствии требующих учета затенений и в пределах тех «паспортных данных», для которых составлены таблицы.

К «паспортным данным» таблиц удельной мощности и к учитываемым ими параметрам при лампах накаливания относятся:

тип светильников, освещенность, коэффициент запаса (при его значениях, отличающихся от указанных в таблицах, допускается пропорциональный пересчет значений удельной мощности), коэффициенты отражения поверхностей помещения (для светильников прямого света таблицы рассчитаны для р„ = 50%, рс = 30%; рр = 10% и для них, только для них, допускается при более светлых поверхностях уменьшать, а при более темных —увеличивать значения ? на 10%), значения расчетной высоты.

Порядок пользования таблицами при люминесцентных лампах следующий:

выбираются все решения по освещению помещения, включая число светильников N и спектральный тип лампы;

по соответствующей таблице находятся значения удельной мощности ? для ламп данной мощности или нескольких возможных к применению мощностей;

для тех же ламп определяется необходимое число светильников в ряду делением ?S на мощность одного светильника и осуществляется компоновка ряда.

Определяется единичная мощность лампы по формуле:

, выражаем из формулы

Для кабинета расчет освещения будет выглядеть следующим образом:

для люминесцентной лампы ЛБ-40 удельная мощность ?=14,8 Вт/м; S=12 м, P=2х40=80 Вт.

Принимаем N=2 шт.

Для освещения вспомогательных помещений выбираем светильники ЛСП02 с лампами ЛБ 2х40.

Таким же образом рассчитываем количество ламп в остальных вспомогательных помещениях.

Таблица 5 - Расчет освещения во вспомогательных помещениях

Помещение	h, м	S, м2	,Вт/м	Тип свет.	N
Склад	4	36	5,7	ЛСП02 2х40	5
Слесарная	3	36	5,7	ЛСП02 2х40	5
Компрессор 1	3	6	8,7	ЛСП02 2х40	1
Компрессор 2	3	6	8,7	ЛСП02 2х40	1
Коридор	4	12	8,7	ЛСП02 2х40	3
КТП	3	6	8,7	ЛСП02 2х40	1
Бойлерная	3	12	8,7	ЛСП02 2х40	2
Душевая	3	12	8,7	ЛСП02 2х40	2
Граверня	3	24	7	ЛСП02 2х40	5
Коридор – 1	4	12	8,7	ЛСП02 2х40	3

1.2.5 Расчёт осветительной сети

Мощность отходящей линии с учетом ПРА для щита рассчитывают как

,

где Рл – активная мощность линии, кВт;

n – число светильников в линии;

Рсв – мощность одного светильника, кВт.

Момент линии, питающей сеть, определяют следующим образом:

,

где ? полная мощность щита, кВт, определяемая суммированием мощностей отходящих линий;

lК – длина линии, питающей сеть, м.

Момент отходящих линий определяют по формуле:

m = P1*l1 + P2*l(l1+l2 ) + P3*(l1+l2+l3 )+…

Сечение кабеля, питающего сеть, выбирают по расчетному току, вычисляемому по формуле:

,

из условия .

Определяем сечение кабеля :

,

где с = 44 ? коэффициент для трехфазной линии 380/220 В;

S – сечение кабеля, мм2;

? - коэффициент приведения моментов табл. 12-10(Л –3)

Определяем потерю напряжения в линии, питающей щит:

Определяем располагаемую потерю напряжения:

?Uрасп = ?Uдоп - ?U

Для отходящих линий сечение провода определяют:

,

где с = 7,4 ? коэффициент для однофазных линий 220 В.

Потеря напряжения для выбранного провода отходящей линии:

.

По полученным расчетным данным выбирают щит, выключатели которого проверяют по условию .

Проведем расчет по формулам, указанным выше, результаты сведем в таблицу 4 и 5.

Рассмотрим расчёт кабеля (ввода) и одной отходящей линии ЩО №1. Остальные провода рассчитываются аналогично.

Определяем момент линии питающей сети

?Р = Pсв n = 80 * 16 = 1,28 кВт

М = ?Р lл = 1,28* 15 = 19,2 кВт*м

Определяем момент отходящей линии.

m1 = 6,8 кВт*м,

m2 = 5,2 кВт*м,

m3 = 7,2 кВт*м.

Определяем сечение кабеля питающего сеть

Для питания щита выбираем кабель ВВГ 4 ? 1,5 мм2

Определяем потерю напряжения в линии, питающей щит:

Определяем располагаемую потерю напряжения:

?Uрасп = ?Uдоп - ?U = 5 – 0,49 = 4,51 %

Определяем сечение провода для линии 1.

Выбираем провод ВВГ 3?1,5. Для остальных отходящих линий расчет проводим аналогично.

Определяем потери напряжения в отдельных линиях.

Для остальных отходящих линий расчет проводим аналогично.

Определяем расчетный ток щита

Определяем расчетные токи отходящих линий

Выбираем осветительный щиток типа ЩО 31-21 на вводе ставим автоматический выключатель ВА 51-25, ток расцепителя = 5А.

Iр > Iщ

25 > 1,9 А

На отходящих линиях выбираем автоматические выключатели типа

ВА 51-25 с номинальным током выключателя 25А и током расцепителя 5А.

Iр > Iщ

5 > 3,55 А

Данные расчетов сводим в таблицу.

Таблица 5 – Выбор оборудования для осветительной сети

№ щита	ответвление	Мощность светильника, Вт	Длина линии, м	Мощность, кВт	Момент нагрузки, кВт*м	Ток нагрузки, А	Расчетное сечение, мм2	Марка и сечение провода	?U,%	Тип щита	Автомат для защиты и коммутации	Iном. р, А
ЩО 1	4.1	80	17	0,4	6,8	1,9	0,9	ВВГнг 3х1,5	0,75	ЩО 31-21	ВА 51-25	5
4.2	80	13	0,4	5,2	1,9	0,9	ВВГнг 3х1,5	0,88	ВА 51-25	5
4.3	80	15	0,48	7,2	2,3	1,02	ВВГнг 3х1,5	0,95	ВА 51-25	5
Ввод ЩО 1	15	1,28	19,2	3,55	1,17	ВВГнг 3х1,5	0,49	ВА 51-25	5
ЩО 2	5.1	80	12	0,64	7,68	3,1	0,95	ВВГнг 3х1,5	0,77	ЩО 31-21	ВА 51-25	5
5.2	80	16	0,64	10,24	3,1	0,95	ВВГнг 3х1,5	1,6	ВА 51-25	5
5.3	80	20	0,64	12,8	3,1	0,95	ВВГнг 3х1,5	0,48	ВА 51-25	5
Ввод ЩО 2	15	1,92	28,8	5,32	1,28	ВВГнг 3х1,5	2,1	ВА 51-25	5
ЩО 3	6.1	80	12	0,56	6,72	2,7	1,1	ВВГнг 3х1,5	0,83	ЩО 31-21	ВА 51-25	5
6.2	80	18	0,48	8,64	2,3	0,95	ВВГнг 3х1,5	1,23	ВА 51-25	5
Ввод ЩО3	3	1,04	3,12	2,9	1,5	ВВГнг 3х1,5	1,45	ВА 51-25	5