Курсовая работа: Силовое электрооборудование овчарни на 500 овцематок

Содержание

1. Характеристика проектируемого объекта и описание технологического процесса

1.1 Технологический процесс

1.2 Архитектурно-планировочные и строительные решения

1.3 Характеристика помещений по условиям окружающей среды и по электробезопасности

1.4 Инженерное обеспечение здания

2. Схемы электрических сетей здания

2.1 Характеристика токоприёмников

2.2 Системы токоведущих проводников. Системы заземления

2.3 Определение места электрического ввода в здание

2.4 Выполнение структурной схемы электрических сетей здания

2.5 Принципиальная схема распределительной сети

2.6 Принципиальная схема питающей сети

3. Расчёт электрических нагрузок

3.1 Цель расчёта и обоснование принятого метода расчёта

3.2 Определение основных расчётных параметров: расчётной мощности на вводе, коэффициента мощности, полной мощности

4. Выбор оборудования, аппаратов управления и защиты

4.1 Характеристика коммутационных аппаратов

4.2 Характеристика и расчёт защитных аппаратов

4.3 Окончательный выбор ВРУ

5. Расчёт сечений кабелей и проводов

6. Выбор типов электропроводок здания. Обоснование конструктивного исполнения

7. Разработка схемы принципиальной электрической управления

7.1 Анализ технологического процесса и требования к управлению

7.2 Разработка схемы и выбор элементов схемы

7.3 Описание работы принципиальной схемы управления

8. Смета (по укрупнённым показателям)

9. Мероприятия по экономии электроэнергии

10. Технико-экономические показатели проекта

Литература

Аннотация

Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 25 страницах машинописного текста, содержащей 6 таблиц, один рисунок и графической частью, включающей 2 листа формата А1.

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.

Овцеводство обеспечивает народное хозяйство разнообразной продукцией - шерстью, шубными и меховыми овчинами, а также высококачественными продуктами питания: баранины, жира, молока. Овцы относятся к жвачным животным. Основной биологической особенностью овец является их хорошая приспосабливаемость к использованию пастбищ и грубых кормов. Зимой овцы находятся на стойловом содержании в помещениях, летом - на пастбищах.

В наиболее тёплой, светлой и без сквозняков части овчарни устраивают тепляк с родильным отделением. В прямоугольных овчарнях тепляк не отгораживают постоянными перегородками. Необходимый температурно-влажностный режим в этом случае поддерживается с помощью инфракрасных ламп-термоизлучателей.

Одна из наиболее ответственных и трудоёмких операций в овцеводстве - стрижка. Применение машинной стрижки повышает производительность стригалей в 3…5 раз в сравнении с ручной, увеличивает настриг шерсти на 8…13% за счёт низкого и ровного среза.

По новым проектам овцеводческих ферм рекомендуется применять здания из облегчённых конструкций промышленного изготовления. В качестве наружных ограждающих конструкций применяют облегчённый керамзитобетонный и асбестоцементный пакеты, панели на деревянном каркасе. Для покрытий применяются лёгкие плиты либо асбестоцементные листы. Овчарня выполняется прямоугольной формы с размерами 78×21м. Высота конька - 5м. В овчарне размещается 500 овцематок.

Овчарня на 500 овцематок относится ко второй категории по надёжности электроснабжения. По условиям окружающей среды помещение сырое с химически активной или органической средой. По электробезопасности помещение относится к особо опасным, т.к. имеется железобетонный пол, сырость и органическая среда.

Во всех овчарнях применяется принудительная вентиляция. Для поддержания необходимой для ягнят температуры используют инфракрасные излучатели, в частности установку ИКУФ-1М, в комплект которой входит 20 облучателей. Для поения овец в овчарнях используют групповые поилки ГАО-4. Раздача корма осуществляется мобильным кормораздатчиком. Уборка навоза осуществляется скребком-бульдозером БН-1 с колёсным трактором МТЗ. В настоящее время промышленность выпускает комплекты технологического оборудования для машинной стрижки овец. В нашем случае используется агрегат ЭСА-12/200. Этот агрегат может использоваться в электрифицированных хозяйствах с поголовьем овец не более 500. Здание овчарни защищается стержневыми молниеотводами, которые устанавливаются на коньке крыши. Сечение стержня молниеприёмника 100 мм², а длина 200мм. Соединение молниеприёмника с заземлителем выполняется с помощью токопровода из стальной катанки диаметром 6 мм². Заземлитель сооружают из двух вертикальных электродов диаметром 20мм. Длиной 3м, отстоящих один от другого на расстоянии 5м, объединённых под землёй на глубине 0,5м горизонтальным электродом из полосовой стали сечением 40х4 мм.

Характеристика токоприёмников приведена в таблице 1.

Все электродвигатели имеют нормальные условия пуска.

Таблица 1. Основные параметры токоприёмников.

Питание электроустановки здания предусматриваем на напряжение 380/220В переменного тока от отдельно стоящей трансформаторной подстанции

В электроустановках зданий на переменном токе существуют следующие системы токоведущих проводников:

однофазные двухпроводные;

однофазные трёхпроводные;

двухфазные трёхпроводные;

двухфазные пятипроводные;

трёхфазные четырёхпроводные;

трёхфазные пятипроводные.

В нашем случае будет трёхфазная пятипроводная система токоведущих проводников для силового электрооборудования. Питающая линия от подстанции - воздушная. На вводе в здание устраивается повторное заземление нулевого защитного проводника. Система заземления - TN, подсистема

ТN-S, характеризующаяся тем, что от трансформаторной подстанции до ввода в здание предусматривается трёхфазная пятипроводная система проводников.

Предварительный выбор ВРУ.

Исходя из простейших умозаключений, располагаем ввод в здание в коридоре с большей площадью, т.к. в нём будет ориентировочный центр электрических нагрузок (ось 13-А). Исходя из условий месторасположения центра электрических нагрузок, рассредоточенности электроприёмников по зданию, с учётом расположения питающей трансформаторной подстанции, а также с учётом намеченной схемы электроснабжения объекта определяем месторасположение вводного устройства - ось 13-А.

Предварительно выбираем ВРУ марки ВРУ-1. По способу установки - напольное.

Структурная схема электрической сети - графический документ, дающий общее представление о конфигурации электрических сетей. Они предназначены для наиболее лёгкого и доступного понимания схем.

силовое электрооборудование овцеводческая ферма

Для приёма и распределения электроэнергии в овчарне предусматривается радиально-магистральная схема электрической сети с двусторонним питанием. Ввод в здание осуществляется двумя питающими линиями с возможностью перевода питания на одну линию при выходе из строя другой питающей линии. Проанализировав все электроприёмники здания, разбиваем их на группы с учётом их расположения и принадлежности к технологическим линиям. Принимаем, что все электроприёмники запитываются от ВРУ, установленного в коридоре. Управление вентиляторами и приводами ПР1М осуществляется со шкафов управления серийного изготовления, а ИКУФ-1М с пультов управления, поступающих в комплекте с технологическим оборудованием. Щиток освещения запитывается от вводного устройства.

Приборы учёта в ВРУ не устанавливаются, так как здание овчарни запитывается непосредственно от ТП выделенной для овчарни. Для защиты обслуживающего персонала и животных устанавливаем в ВРУ УЗО.

Схема распределительной сети выполняется по условным обозначениям, принятым в стандартах в форме таблиц. Основное отличие от других схем в том, что и аппараты и электропроводки выполняются в виде линий.

На чертежах принципиальных схем распределительных сетей приводят данные о распределительных устройствах, об аппаратах отходящих линий, их типы и параметры. Также указывают пусковые аппараты, проводки и кабели, способы прокладки, марки, сечения, электроприёмники, к которым они идут.

Принципиальные схемы питающей сети выполняются аналогично схемам распределительной сети.

Расчёт электрических нагрузок и нахождение расчётной мощности на вводе будем производить методом эффективного числа электроприёмников. Этот метод является наиболее точным и широко применяемым. Этот метод применяется для объектов, где известны данные о мощностях всех единичных электроприёмников, но не предоставляется возможным установить чёткий по времени цикл работы технологического оборудования, то есть на таких объектах, где начало работы электроприёмников и продолжительность их включения носит случайный характер.

Расчёт ведём в табличной форме (таблица 2). Таблица разбита на 15 граф. В графе 1 таблицы записывается наименование узла питания, затем построчно записываем по характерным категориям все электроприёмники, относящиеся к данному ВРУ. Исходные данные, взятые из задания, записываются в графы 1-4, а справочные данные - величину коэффициента использования и значение Cosφ в графы 5 и 6. По величине Cosφ рассчитываем tgφ. Нагрузки электроосвещения, подключённые к рассчитываемому ВРУ, на первой стадии не записываем. Их включаем в расчёт после итоговой строки по силовым нагрузкам данного ВРУ.

После заполнения граф 1-6 находятся расчетные величины граф 7, 8,9. Аналогичные действия проводим для всех групп, подключённых к ВРУ. После этого производим суммирование количества электроприёмников, определяем установленную мощность всех ЭП, участвующих в расчёте. В графах 7, 8, 9 определяются итоговые величины. Для заполнения графы 5 в итоговой строке определяем групповой коэффициент:

 (1)

Оперируя данными итоговой строки, определяем эффективное число электроприёмников по формуле:

 (2)

где,  - групповая установленная мощность, кВт;

 - установленная мощность одного ЭП, кВт;

 - число ЭП.

Величину найденного значения  округляем до ближайшего меньшего целого числа и записываем в графу 10 итоговой строки.

По значению  и ранее определённому значению  по справочной таблице 3 [3] находим значение коэффициента расчётной нагрузки  и записываем в графу 11.

Применяя найденное значение величины , по формулам находим расчётные мощности активной  и реактивной  нагрузок:

 (3)

 при < 10; (4)

 при ≥ 10; (5)

Значение величины  и  заносим в графы 12 и 13 итоговой строки.

Т.к. к рассматриваемому ВРУ подключены осветительные нагрузки объекта, то после итоговой строки в графе 1 таблицы записываем "электроосвещение", проставляя значения величин  и  в графы 4, 12 и 13. В новой итоговой строке производим суммирование, определяя  и, соответственно,  и по найденным суммарным значениям определяем полную расчётную мощность:

 (6)

Определяем значение токовой расчетной нагрузки:

 (7)

Данные расчётов записываем в соответствующие графы итоговой строки. Расчётная мощность на вводе определяется аналогично.

Таблица 2. Расчёт электрических нагрузок.

Далее определяем максимальный кратковременный ток линии . Для цепей, питающих группу электроприёмников, максимальный ток определяется по следующей формуле:

, (8)

где,  - пусковой ток ЭД, при пуске которого кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, А.

 - рабочий ток линии, А.

 - коэффициент спроса, определяется по данным расчёта методом эффективного числа ЭП, . Для группы с количеством ЭП  .

 - номинальный ток ЭД, при пуске которого кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, А.

Определяем максимальный ток линии 1-Н1 (рис.1) питающей четыре потребителя (1,3). Используя данные таблиц 1, получаем:

для ЭП1  ;

для ЭП3  ;

.

Максимальный ток линии 1-Н1 13А. Результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Для коммутации линий, отходящих от ВРУ применяются пять автоматических выключателей серии АЕ-2036, рассчитанные на ток 25 А, номинальное напряжение для автоматических выключателей ~380 В [8].

Для дистанционного управления двигателями применяем магнитные пускатели серии ПМЛ. Для дистанционного управления магнитными пускателями используем кнопочные станции марок ПКЕ-222-2УЗ для установки вне щитов. Каждая станция на две кнопки, таблица 3.26 [7].

На вводе в ВРУ установлены автоматические выключатели серии ВА-57-31 на ток 100 А и ~ 660 В.

Для защиты обслуживающего персонала и животных устанавливаем в ВРУ УЗО марки РУД-05УЗ.

Для автоматических включателей выбираем токи тепловых расцепителей из условия:

, (9)

где,  - коэффициент надёжности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, 1,1…1,3 [8].

Ток уставки теплового расцепителя  устанавливается как можно больше к . Так же проверяем автоматы на возможность ложного срабатывания при пуске двигателей по условию:

, (10)

где,  - ток отсечки электромагнитного расцепителя, А;

 - коэффициент надёжности, учитывающий разброс по току срабатывания электромагнитного расцепителя, 1,25 [8];

 - коэффициент, зависящий от условий пуска двигателя, 1,6 - длительный пуск, 2,5 - лёгкий пуск.

Для защиты электродвигателей от перегрузок и от стопорного режима используем тепловые реле серии РТЛ, которые выбираем из таблицы [7] по напряжению  и по току . Уставку теплового реле () регулируем как можно ближе к .

Выбор УЗО осуществляется по следующим параметрам: по току основных зажимов; по напряжению; по току утечки:

, (11)

где,  для электродвигателей;

для проводок, кабелей ( - длинна, м).

Расчёт защитных аппаратов выполняем в виде таблицы 4.

Таблица 3. Защитные и пусковые аппараты.

Окончательно выбираем ВРУ типа ВРУ1-13-20-УХЛ4.

Задачей расчёта электропроводок является выбор сечений проводов. Расчёт сечений кабелей производим из условия допустимого нагрева из условия:

, (12)

где,  - допустимый ток проводника, А;

 - длительный ток, протекающий по проводнику, А.

После выбора сечения производится проверка на допустимую потерю напряжения по условию:

, (13)

где,  - расчётная потеря напряжения, %;

 - допустимая потеря напряжения, для внутренних электросетей принимается 2,5% [8].

, (14)

где,  - суммарная мощность, передаваемая по участку сети, кВт;  - длинна участка сети, м;  - сечение жилы проводника, мм²;  - постоянный для данного проводника коэффициент, зависящий от напряжения сети, числа фаз и материала провода, таблица 12.3 [8].

Также производим проверку сечения проводника на соответствие току защитного аппарата из условия:

, (15)

где,  - ток защитного аппарата, А;

 - коэффициент кратности защитного аппарата [4].

Расчёт производим в виде таблицы 4.

Таблица 4. Расчёт сечений проводников.

Примечание:

1. * - уточняются при нарезке трассы.

Электропроводки должны соответствовать условиям окружающей среды и архитектурным особенностям здания. При этом должны быть приняты во внимание такие факторы, как: безопасность, пожара - и взрывоопасность, надёжность, удобство эксплуатации, монтажа, экономичность.

Для запитки электроприёмников овчарни используем кабель марки АВВГ, прокладываемый на лотках, скобах и коробах, утопленных заподлицо в пол. Облучатели ИКУФ подвешиваются на тросах. Проход кабелей через стены и перекрытия выполняем в стальных трубах. Для запитки облучателей ИКУФ до соединительной коробки используем кабель ВВГ. Соединительные коробки типа У614.

В качестве контрольного кабеля используем кабель АКВВГ, прокладываемый на лотках или на скобах.

Разработаем принципиальную электрическую схему для управления облучательной установкой ИКУФ.

Процесс обогрева и облучения ягнят производится облучательной установкой ИКУФ-1М в автоматическом режиме по сигналу реле времени, установленном в шкафу управления.

Требования к схеме управления:

отдельное управление УФ облучателями и ИК лампами;

работа схемы в автоматическом и ручном режимах;

автоматическое включение облучателей по команде реле времени;

сигнализация о работе облучателей;

защита облучательной установки от ненормальных режимов сети;

безопасность обслуживающего персонала.

Разработку схемы начинаем с того, что определяем условия, предъявляемые к схеме. С технологической точки зрения схема должна обеспечивать световую сигнализацию о включении облучателей. Выбираем элементы схемы, которые должны обеспечить выполнение заданных условий. После выбора исполнения схемы, приводим её на листе графической части (лист 1). Данные по выбору элементов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Перечень элементов схемы.

Для автоматизации работы установки ИКУФ-1М использовано реле времени 2РВМ. Схема работает в ручном и автоматическом режимах. В ручном режиме (SA в положении "Р") управление ультрафиолетовыми облучателями осуществляется кнопками SB1, SB4. Переключатели SA3, SA4 позволяют также переключать лампы инфракрасного обогрева с параллельного на последовательное соединение. В автоматическом режиме управление ИКУФ-1М осуществляется от реле времени 2РВМ, где контакты промежуточного реле первой программы KT1.1 включают инфракрасные, а второй КТ1.2 ультрафиолетовые лампы.

В целях обеспечения надёжной, экономичной и безопасной эксплуатации электроустановок необходимо:

своевременное обслуживать и ремонтировать технологическое и электрическое оборудование;

автоматизировать систему вентиляции;

рационально использовать искусственное освещение;

правильная наладка систем автоматизации;

соблюдение технологического процесса, учёт его специфики;

обеспечивать обслуживание установок персоналом требуемой квалификации, обучать и инструктировать персонал, обслуживающий электроустановки.

Завершающей стадией по разработке проектно-сметной документации является определение технико-экономических показателей.

Они определяются по расчётам, чертежам, другим материалам электротехнической части проекта, а также по выполненной смете на электротехнические работы.

Сведения о показателях сводим в таблицу 6.

Таблица 6. Технико-экономические показатели проекта.

1.  А.К. Занберов. Основы проектирования энергооборудования: Практикум, часть 1. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 64с.

2.  А.К. Занберов. Основы проектирования энергооборудования: Практикум, часть 2. - Мн.: БГАТУ, 2004. - 84с.

3.  Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Проектирование систем комплексной электрификации", - Мн., 1985.

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

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

6.  Нормы технологического проектирования (НТП - 85).

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

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

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

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