Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь

Белорусский Аграрный Технический Университет

Кафедра ЭОСХП

Расчетно-пояснительная записка к

КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине "Проектирование систем энергоснабжения"

на тему "Силовое оборудование здания для доращивания молодняка КРС на 720 голов"

Выполнил:Студент 5 курса АЭФ 99а группы

Галах Д. В.

Руководитель: Шаукат И. Н

Минск – 2009

Аннотация

Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 30 страницах машинописного текста, содержащей 5 таблиц и графической частью, включающей 2 листа формата А2 и 1 лист формата А3.

В работе представлены:

-характеристика объекта электрификации и описание технологического объекта;

-принципиальные схемы распределительной и питающей сетей технологические и кинематические схемы.

В процессе выполнения курсового проекта были произведены следующие расчеты:

-подсчет электрических нагрузок и определение расчетной мощности на вводе. Расчет коэффициента мощности и полной мощности;

-расчет сечений проводов и кабелей. Выбор типов электропроводок;

-разработка схемы принципиальной электрической управления;

-составление сметы по проекту силового оборудования.

Записка также содержит описание работы принципиальной электрической схемы силовых цепей и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. В процессе выполнения курсового проекта была разработана схема управления и сигнализации.

Курсовой проект оформлен в соответствии с СТБ БАТУ 1999г, был оформлен в текстовом редакторе MSWordXP.

Содержание

1. Характеристика проектируемого объекта и описание технологического процесса

2. Выполнение схем принципиальных распределительной и питающей сетей. Выбор ВРУ и распредпунктов

3. Описание принятых систем заземления электроустановок

4. Подсчет электрических нагрузок и определение расчетной мощности на вводе. Расчет коэффициента мощности и полной мощности

5. Расчет сечений проводов и кабелей

6. Выбор типов электропроводок. Обоснование конструктивного исполнения электропроводок здания

7. Разработка схемы принципиальной электрической управления

7.1 Анализ технологического процесса

7.2 Разработка схемы и выбор элементов схемы

7.3 Описание работы принципиальной схемы управления

8. Выполнение спецификации

9. Выполнение сметы по проекту силового оборудования (по укрупненным показателям)

10. Мероприятия по экономии электроэнергии

11. Технико-экономические показатели проекта

Литература

1. Характеристика проектируемого объекта и описание технологического процесса

По заданию на проектирование объектом электрификации является здание для доращивания молодняка КРС на 720 голов. По правилам устройства и эксплуатации электрооборудования данный объект является объектом II категории по надежности энергоснабжения. Основные объекты электрификации – кормораздатчик, скребковый транспортер, скреперные установки. Система отопления и вентиляции в здании представлена вентиляторами вытяжной и приточной системы вентиляции, отопительными агрегатами, электронагревательными устройствами. Освещение предусмотрено осветительными щитками с указанной номинальной мощностью.

Технологический процесс.

В здании одновременно размещается 720 голов молодняка в 4-х условно-разделенных секциях, по 180 голов каждая.

Молодняк в здание поступает из зданий телятников.

Содержание безпривязное, безвыгульное, на щелевых полах в групповых клетках по 18 голов в каждой при площади на одну голову 1.8 и фронте кормления 0.46 .

Продолжительность периода доращивания – 160 дней. По окончании доращивания молодняк переводят в специальную возрастную группу в другое здание, а секцию в течении пяти дней очищают, дезинфицируют, и загоняют снова.

Продолжительность одного цикла использования секции – 165 дней. За год производится доращивание 2.22 партии или 1554 головы в год по зданию.

За период доращивания принята браковка и выбытие слабых и плохо развивающихся животных в размере 2% от поступившего поголовья.

Приготовление кормосмеси осуществляется в кормоприготовительном цехе фермы. Затем смесь доставляется к зданию и раздается в кормушки мобильным тракторным универсальным кормораздатчиком КТУ-10.

Поение предусмотрено из индивидуальных автопоилок ПА-1А, установленных из расчета две поилки на одну клетку.

Уборка навоза осуществляется двумя скреперными установками УС-250. Навоз продавливается через решетчатый пол в подпольные каналы, перемещается в поперечные каналы со скребковым транспортером ТСМ-205. Продолжительность работы скреперных установок УС-250 составляет 4 раза в сутки по 15 минут (работает только две скреперные установки одного здания на поперечный транспортер). Транспортер ТСМ-205 навоз перемещает в помещение станции перекачки к приемной воронке установки УТМ-10, с помощью которой навоз под давлением подается на бетонную площадку, с которой периодически вывозится.

2. Выполнение схем принципиальных распределительной и питающей сетей. Выбор ВРУ и распредпунктов

Согласно правил устройства электроустановок данный объект относится к электроприемникам II категории надежности электроснабжения, поэтому необходимо предусмотреть один независимый источник питания.

Выбираем смешанную схему распределения электроэнергии, как наиболее полно удовлетворяющую требованиям надежности, простоты и дешевизны.

Исходя из того, что электроприемники различных технологических линий находятся в разных частях здания и удалены друг от друга на достаточное расстояние, принимаем отдельные конструкции вводного устройства и распределительных пунктов. Выбираем вводное устройство и распределительные пункты с автоматическими выключателями и рубильниками. По способу установки - напольные.

На рисунке 2.1 приведена смешанная схема распределения электроэнергии в здании.

В качестве аппаратуры управления в электрических сетях напряжением до 1000В используются рубильники, автоматические выключатели, пакетные выключатели, магнитные пускатели.

Аппараты управления выбираются по роду тока, величине напряжения, мощности или току электроприемника, способу управления (ручное или дистанционное), исполнению.

В схеме распределения электроэнергии для защиты электроприемников от токов короткого замыкания и перегрузок используются автоматические выключатели с комбинированными расцепителями.

Выбор автоматического выключателя производится по номинальному напряжению, номинальному току автомата и номинальному току расцепителя.

Номинальное напряжение должно соответствовать напряжению сети:

(2.1)

Номинальный ток автомата должен соответствовать длительному току защищаемого электроприемника или линии:

(2.2)

Номинальный ток расцепителя автомата должен соответствовать длительному току защищаемого электроприемника или линии:

(2.3)

Далее требуется проверить выбранные расцепители автоматов на правильность срабатывания. Ток срабатывания отсечки комбинированного расцепителя проверяется по максимально кратковременному току линии:

(2.4)

Для примера подберем автоматический выключатель для защиты щитка осветительного ЩО.

Рассчитываем ток в питающей линии:

В данном случае нагрузка – освещение (лампы накаливания), поэтому максимальный ток равен длительному:

Для зашиты распределительного шкафа 1ШР выбираем автоматический выключатель серии АЕ2026 с номинальными данными: U н.авт. = 380В; Iн.авт. = 16А; Iн.расц. = 12,5А;

Аналогичным образом подберем остальную аппаратуру управления и защиты. Все сведения о выбранных аппаратах сведем в спецификацию.

Рисунок 2.1.Схема распределения электроэнергии.

3. Описание принятых систем заземления электроустановок

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 для защиты от поражения током при повреждении изоляции должен применяться по крайней мере один из следующих технических способов обеспечения электробезопасности: заземление, зануление, защитное отключение, малое напряжение, защитное разделение цепей, двойная изоляция, выравнивание потенциалов. Благодаря универсальности и сравнительной простоте выполнения наибольшее распространение имеют защитное заземление и зануление. Защитное заземление применяют в электроустановках напряжением выше 1000 В с любым режимом нейтрали и в установках до 1000 В с изолированной от земли нейтральной точкой.

Заземляющее устройство состоит из искусственных и естественных заземлителей и проводников, связывающих с ними оборудование. К оборудованию заземляющие проводники присоединяют сваркой или болтами, а к металлоконструкциям и заземлителю (под землей) – сваркой внахлестку по длине, равной двойной ширине для полос или шести диаметрам для круглых стержней.

4. Подсчет электрических нагрузок и определение расчетной мощности на вводе. Расчет коэффициента мощности и полной мощности

Расчет нагрузок на вводе в предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции и подобных им объектов, которым относится здание для доращивания молодняка КРС, осуществляется методом упорядоченных диаграмм.

Сущность метода заключается в определении числа эффективных электрических приемников.

Эффективное число электроприемников, nэ – такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности электроприемников.

Величину nэ находят следующим образом:

(2.5)

где Pн – номинальная мощность электроприемника, кВт;

n – число электроприемников, шт.

Последовательность расчета:

1. Приемники группируем по характерным категориям, согласно их расположению и распределительному пункту, к которому они относятся.

2. В таблицу, установленной формы заносим номинальные данные всех электроприемников (номинальная мощность, коэффициент мощности, коэффициент использования).

3. По формуле (2.5) рассчитываем nэ.

4. По следующим формулам определяем активную, Pр, реактивную Qp и полную Sp расчетные мощности:

(2.6)

(2.7)

(2.8)

5. По следующей формуле определяем расчетный ток Ip:

(2.9)

После составления таблицы расчета электрических нагрузок требуется определить мощность на вводе в здание, для этого воспользуемся методом коэффициента одновременности.

Сущность метода заключается в использовании зависимости Рр от числа потребителей, их мощности и вариации суммарной нагрузки от времени включения отдельных потребителей:

(2.10)

гдеPм – максимальная нагрузка определенных групп потребителей, кВт;

Kо – коэффициент одновременности, определяется по справочным данным [2].

Затем требуется определить общий коэффициент мощности электрооборудования в здании. Для этого воспользуемся формулой средневзвешенного коэффициента мощности:

(2.11)

гдеcosjср.вз. – средневзвешенный коэффициент мощности;

Pi – мощность i-го электроприемника, кВт;

cosji –коэффициент мощности i-го электроприемника;

В итоге получаем:

- Расчетная мощность на вводе:

- Общий коэффициент мощности :

- Полная мощность:

Таблица 2.1 Расчет электрических нагрузок.

5. Расчет сечений проводов и кабелей

Задачей расчет электропроводок является выбор сечений проводников. При этом сечения проводников любого назначения должны быть наименьшими и удовлетворять следующим требованиям:

а) допустимому нагреву;

б) электрической защиты отдельных участков сети;

в) допустимым потерям напряжения;

г) механической прочности.

В отношении механической прочности выбор сечений сводится к просто выполнению нормативных требований ГОСТ30331.1-15. В нем приведены минимальные сечения проводников, которые могут быть использованы при выборе электропроводок в здании.

В нашем случае для стационарных электроустановок кабели и провода для силовых и осветительных сетей должны иметь сечение не менее 2,5 мм2 (Al).

Последовательность расчета:

1. Так как выбор сечения проводников связан непосредственно с выбором защитных аппаратов, то предварительно мы должны выбрать аппараты управления и защиты и рассчитать их характеристики.

2. Определить значение расчетного тока проводника. При этом необходимо обеспечить выполнение двух условий:

а) нагрев проводника не должен превышать допустимый по нормативным значениям:

(2.12)

гдеIдл – длительный расчетный ток электроприемника или участка сети, А;

Kп –поправочный коэффициент, учитывающий условия прокладки проводов и кабелей, Kп =1 [1];

б) при возникновении ненормальных режимов и протекании сверхтоков проводник должен быть отключен от сети защитным аппаратом:

(2.12)

гдеIзащ. – ток защиты аппарата, А;

Kзащ. – коэффициент кратности, характеризующий отношение между допустимым током проводника и током защиты аппарата, Kзащ=1 ([1] Таблица 5.6);

3. По таблице выбираем сечение кабеля.

В вышеизложенной последовательности рассчитаем сечения проводов для РП1. Расчеты сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Расчет сечений проводов и кабелей.

В связи с непротяженностью линии и практически полным отсутствием индуктивного сопротивления в линии, проверку выбранного сечения проводника по допустимой потере считаю нецелесообразной.

6. Выбор типов электропроводок. Обоснование конструктивного исполнения электропроводок здания

При проектировании сельскохозяйственных объектов следует применять следующие способы прокладки электропроводок:

- на тросе;

- на лотках;

- в коробах;

- в пластмассовых и стальных трубах;

- в металлических и резинотехнических гибких рукавах;

- в каналах строительных конструкций.

Учитывая условия среды и строительные особенности нашего здания, а также экономическую целесообразность выбираем открытую электропроводку, основной способ прокладки – на тросах.

Электропроводку для электродвигателей от магнитных пускателей выполним в полиэтиленовых трубах, так как проводка должна защищаться на высоте до двух метров.

Всю электропроводку выполняем пятижильным кабелем типа АВВГ.

7. Разработка схемы принципиальной электрической управления

7.1 Анализ технологического процесса

Технологический процесс уборки навоза осуществляется двумя скреперными установками УС-250. Навоз продавливается через решетчатый пол в подпольные каналы, перемещается в поперечные каналы со скребковым транспортером ТСМ-205. Продолжительность работы скреперных установок УС-250 составляет 4 раза в сутки по 15 минут (работает только две скреперные установки одного здания на поперечный транспортер). Транспортер ТСМ-205 навоз перемещает в помещение станции перекачки к приемной воронке установки УТМ-10, с помощью которой навоз под давлением подается на бетонную площадку, с которой периодически вывозится.

7.2 Разработка схемы и выбор элементов схемы

Уборка навоза будет осуществляться двумя скреперными установками, которые будут иметь автоматический выключатель для защиты от ненормальных режимов работы и магнитные пускатели с тепловыми реле для осуществления пуска и остановки. Включение магнитных пускателей будет производиться суточным реле времени 2РВМ. Отключение магнитных пускателей происходит по срабатыванию реле времени ВП-72-3221, производящего отсчет пятнадцатиминутного интервала.

Схему управления защищает от ненормальных режимов предохранитель.

В таблице 2.3 дан перечень элементов схемы.

Таблица 2.3 Перечень элементов схемы.

7.3 Описание работы принципиальной схемы управления

Включение схемы происходит по срабатыванию суточного реле времени КТ1. Контакт данного реле запитывает катушки магнитных пускателей КМ1 и КМ2, запускающих приводы скреперных устройств. Одновременно запитывается реле времени КТ2, отсчитывающее пятнадцатиминутный интервал. По истечении пятнадцати минут, срабатывает КТ2 и отключает своим размыкающим контактом магнитные пускатели КМ1 и КМ2.

Предусмотрено отключение электродвигателей в случае срабатывания теплового реле. Для аварийного отключения электродвигателей предусмотрена кнопка SB1.

8. Выполнение спецификации

9. Выполнение сметы по проекту силового оборудования (по укрупненным показателям)

10. Мероприятия по экономии электроэнергии

Экономия электрической энергии – важнейшая народно-хозяйственная задача. Электроприводы потребляют более половины всей вырабатываемой в стране электроэнергии, поэтому каждый процент экономии в этих установках составляет миллиарды киловатт-часов по стране.

Из анализа причин потерь мощности в электроустановках определены следующие мероприятия по экономии электрической энергии.

1. Правильно эксплуатировать производственные механизмы, обеспечивать своевременную смазку, регулировки, заточку режущих органов и т.д.

2. Полностью загружать машины, транспортеры, станки. Для контроля загрузки в энергоемких приводах устанавливать амперметры, ваттметры.

3. Исключать холостой ход производственных механизмов, так как при холостом ходе потребляемая мощность многих из них достигает 50% номинальных значений.

4. При замене электродвигателей, при проектировании новых электроприводов следует отдавать предпочтение электродвигателям, имеющим большие КПД и cosj.

5. Для частых пусков проектировать электроприводы, обладающие минимальной кинетической энергией системы. Предусматривать последовательный пуск многоскоростных двигателей.

6. Для торможения стремиться использовать генераторный режим электродвигателей с отдачей энергии в сети.

7. Следить за качеством напряжения на предприятии, оно должно быть номинальным или пониженным в пределах допустимых норм. Правильным распределением нагрузок по фазам, применением специальных трансформаторов на подстанции добиваться, чтобы напряжение было симметричным, так как в противном случае резко увеличиваются потери в трехфазных асинхронных электродвигателях.

8. Необходимо бороться за повышение коэффициента мощности, в установках большой мощности применять синхронные электродвигатели.

9. При выборе производственного оборудования учитывать по обстоятельству, что чем больше производительность агрегата, тем меньше энергии расходуется на единицу продукции. Всегда экономичнее один большой агрегат, чем несколько маленьких.

10. Совершенствовать электроприводы энергоемких производственных агрегатов путем установки автоматических регуляторов загрузки, ограничителей холостого хода и т.д.

11. Технико-экономические показатели проекта

Литература

1. Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 31.14. "Проектирование комплексной электрификации", - Мн., 1989.

2. Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0.38 … 10кВ сельскохозяйственного назначения, - Мн., 1984.

3. Будзко И.А., Зуль Н.М. "Электроснабжение сельского хозяйства", - М.: Агропромиздат, 1984.

4. Нормы технологического проектирования (НТП – 85).

5. Качанов Т.П. "Курсовое и дипломное проектирование", - М: Колос, 1980.

6. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. "Электрическая часть электростанций и подстанций", - М.: Энергоатомиздат, 1989.

7. Справочник по строительству электрических сетей 0.38 – 35кВ. - М.: Энергоиздат, 1982.

8. Справочник по проектированию электрических сетей в сельской местности. - М.: Энергия, 1990.