Проектирование внутрицехового электроснабжения (150648)

Посмотреть архив целиком

4



Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий






Проектирование внутрицехового электроснабжения

Часть I. Проектирование осветительных установок

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности «Электроснабжение»



Составитель Т.Л. Долгопол

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 1 от 01.09.2008

Рекомендованы к печати

Учебно-методической комиссией

по специальности 140211

Протокол № 36 от 01.01.2008

Электронная копия находится

В библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ




Кемерово 2008


Содержание


1. Объем и требования к оформлению курсового проекта

2. Исходные данные для проектирования

3. Методические указания по выполнению курсового проекта

3.1 Проектирование светотехнической части ОУ

3.1.1 Выбор источников света

3.1.2 Выбор системы освещения

3.1.3 Выбор светильников

3.1.4 Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

3.1.5 Расчет освещения

3.1.6 Проектирование аварийного освещения

3.2 Проектирование электрической части ОУ

3.2.1 Выбор напряжения и источника питания ОУ

3.2.2 Выбор схемы питания ОУ

3.2.3 Выбор магистральных и групповых щитков

3.2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий

3.2.5 Выбор сечений линий осветительной сети

3.2.5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

3.2.5.2 Проверка сечений по потере напряжения

3.2.5.3 Проверка сечений на соответствие выбранному аппарату защиты

3.2.6 Защита осветительных линий

4. Методические указания по выполнению графической части проекта ОУ

Приложение 1. План и сведения об электрических нагрузках механического цеха

Приложение 2. Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе общего освещения

Приложение 3. Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе комбинированного освещения

Приложение 4. Рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий

Приложение 5. Основные характеристики ламп накаливания общего назначения

Приложение 6. Основные характеристики линейных люминесцентных ламп серии Т8 (диаметр 26 мм)

Приложение 7. Основные характеристики люминесцентных трубчатых ламп серии Т5

Приложение 8. Характеристики компактных люминесцентных ламп со встроенными аппаратами включения

Приложение 9. Характеристики светодиодных ламп

Приложение 10. Основные характеристики газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД)

Приложение 11. Основные характеристики светильников для производственных помещений

Приложение 12. Характеристики светильников для общественных помещений

Приложение 13. Нормы освещенности и качественные показатели освещения для производственных помещений

Приложение 14. Нормы освещенности и качественные показатели для общественных и административно-бытовых помещений

Приложение 15. Значения коэффициента запаса по СНиП 23-05-95

Приложение 16. Коэффициент использования ОУ для светильников с типовыми КСС

Приложение 17. Основные характеристики щитков освещения

Приложение 18. Порядок записи условных обозначений на планах электрического оборудования внутреннего освещения

Приложение 19. Условные графические изображения на планах расположения электрического оборудования внутреннего освещения в дополнение к ГОСТ 21.614

Приложение 20. Пример оформления принципиальной схемы питающей сети


1. Объем и требования к оформлению курсового проекта


Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

В расчетно-пояснительной записке необходимо привести обоснование принятых решений, расчетные формулы с пояснением величин, входящих в них с указанием их размерности. Результаты однотипных расчетов следует свести в таблицы.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1. Задание на курсовое проектирование

2. Оглавление с указанием страниц каждого раздела

3. Проектирование внутрицехового электроснабжения

4. Список используемой литературы (автор, название, место издания, издательство, год издания, количество страниц)

Раздел 3 расчетно-пояснительной записки следует выполнить в следующем объеме:

3.1. Характеристика окружающей среды в цехе

3.2. Проектирование светотехнической части осветительных установок цеха

3.3. Расчет электрических нагрузок

3.4. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

3.5. Выбор схемы и компоновки цеховой комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

3.6. Выбор схемы осветительной и силовой сети цеха

3.7. Выбор способов прокладки линий осветительной и силовой сети цеха

3.8. Выбор электрооборудования напряжением до 1000 В (шинопроводов, щитков освещения, распределительных силовых пунктов)

3.9. Выбор сечений линий осветительной сети

3.10. Выбор сечений линий силовой сети

3.11. Выбор защитной аппаратуры

3.12. Расчет токов короткого замыкания

3.13. Проверка правильности выбора защитной аппаратуры

Графическая часть состоит из двух листов чертежей:

План осветительных установок цеха

2. План размещения электрооборудования цеха. Схема цеховой электрической сети

Расчетно-пояснительная записка и графическая часть проекта должны оформляться в соответствии с ЕСКД.



2. Исходные данные для проектирования


Исходные данные для проектирования представлены в табл. 1 и прил. 1.

В табл. 1 приведены строительные габариты цехов по вариантам и перечень производственных участков в каждом цехе, размеры которых (длину и ширину), студенты выбирают самостоятельно.

Кроме производственных участков в цехе необходимо предусмотреть вспомогательные помещения (кабинеты; кладовые заготовок, сырья, инструмента; комнаты отдыха; гардеробы, душевые, преддушевые и т. п.), высота которых не должна превышать 3 метров.

В зависимости от строительной высоты цеха вспомогательные помещения можно располагать на двух, трех и более строительных отметках. В табл. 1 приведены значения коэффициентов отражения для производственных участков, для вспомогательных помещений – ; = 50 %; = 30 %.

В приложении 1 приведены планы расположения технологического оборудования в цехах и спецификация оборудования по вариантам.

Объектом проектирования может быть любой реально существующий цех, входящий в структуру промышленного или горного предприятия, данные по которому необходимо собрать при прохождении производственных практик.



Таблица 1

Исходные данные для проектирования

Наименование цеха

Наименование производственных участков

Характеристика зрительной работы

Номер варианта

Строительные габариты цеха, м

Коэффициенты отражения

Строительный модуль

длина, А

ширина, В

высота, Н

потолка, Сп

стен, Сс

раб. пов-ти, Сс

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1. Механический цех

1 – заготовительный участок

2 – механический участок

3 – участок шлифовки и полировки

4 – сварочный цех

IIа

IIIб

IVа

IVб

1

48

48

12

0,5

0,3

0,1

24×6

2

54

40

10

0,7

0,3

0,1

20×6

3

60

36

6

0,5

0,5

0,3

18×6

4

66

36

7

0,3

0,1

0,1

12×6

5

72

30

8

0

0

0

15×6

6

78

32

9

0,5

0,5

0,3

16×6

7

54

42

11

0,5

0,3

0,1

21×6

8

60

48

6

0,7

0,3

0,1

16×6

9

78

30

6

0

0

0

15×6

10

66

40

13

0,5

0,5

0,1

20×6

2. Ремонтно-механический цех

1 – сварочно-заготовительный участок

2 – кузнечно-термический участок

3 – механический участок

IIIа


IIг

1

54

50

12

0,5

0,3

0,1

25×6

2

60

48

10

0,3

0,1

0,1

12×6

3

66

42

9

0,5

0,5

0,3

21×6

4

72

30

6

0,7

0,3

0,1

15×6

5

78

32

7

0,5

0,3

0,1

16×6

6

48

40

11

0,7

0,3

0,1

20×6

7

60

36

8

0,5

0,5

0,3

12×6

8

66

32

6

0,5

0,3

0,1

16×6

9

54

40

14

0,3

0,1

0,1

20×6

10

72

36

6

0

0

0

18×6

3. Инструментальный цех

1 – участок обработки деталей

2 – участок металлорежущих станков

3 – участок шлифовки и полировки

4 – сварочный участок

IIб

IVб


V

VIIг

1

78

32

6

0,5

0,5

0,3

16×6

2

60

48

7

0

0

0

24×6

3

72

36

8

0,5

0,5

0,1

18×6

4

66

40

9

0,3

0,1

0,1

20×6

5

54

50

10

0,5

0,3

0,1

25×6

6

60

42

12

0,7

0,3

0,1

14×6

7

72

48

6

0,5

0,5

0,3

16×6

8

78

40

8

0,5

0,3

0,1

20×6

9

54

51

11

0,5

0,5

0,1

17×6

10

48

48

14

0

0

0

24×6

4. Кузнечный цех

1 – сварочно-заготовительный участок

2 – механический участок

3 – ковочное отделение

4 – участок металлопокрытий

IIг


IIа

VII

IVб

1

60

40

6

0,7

0,3

0,1

20×6

2

72

36

8

0,5

0,5

0,1

18×6

3

54

42

12

0,5

0,3

0,1

21×2

4

48

40

14

0,5

0,5

0,3

20×2

5

66

36

10

0

0

0

12×6

6

60

36

7

0,5

0,5

0,3

18×6

7

54

40

8

0,5

0,3

0,1

20×6

8

48

42

9

0,3

0,3

0,1

21×6

9

72

30

6

0,5

0,5

0,1

15×6

10

66

32

10

0,7

0,3

0,1

16×6

5. Деревообрабатывающий цех

1 – слесарный участок

2 – столярный участок

3 – участок изготовления древесных плит

4 –сборочный участок

IIIа

IVб

IVг


IVа

1

78

30

6

0,5

0,5

0,3

15×6

2

48

40

10

0,5

0,3

0,1

20×6

3

54

36

7

0,3

0,3

0,1

18×6

4

60

36

12

0,5

0,5

0,1

12×6

5

72

36

6

0

0

0

18х6

6

66

40

8

0,7

0,3

0,1

20х6

7

54

40

9

0,5

0,5

0,3

20х6

8

72

32

6

0,3

0,3

0,1

16х6

9

48

42

11

0,5

0,5

0,1

14х6

10

60

32

12

0

0

0

16х6

6. Литейный цех

1 – плавильно-заливочное отделение

2 – термическое отделение

3 – участок закалки


IVг

VI

1

54

40

10

0

0

0

20х6

2

66

40

8

0,7

0,3

0,1

20х6

3

72

36

6

0,5

0,5

0,3

12х6

4

48

36

7

0,5

0,3

0,1

18х6

5

60

40

10

0,5

0,5

0,1

20х6

6

54

32

7

0

0

0

16х6

7

72

30

6

0,5

0,5

0,3

15х6

8

48

48

12

0,5

0,3

0,1

16х6

9

66

42

8

0,3

0,3

0,1

21х6

10

60

40

9

0,7

0,3

0,1

20х6



3. Методические указания по выполнению курсового проекта


Методические указания по выполнению курсового проекта разделены на две части:

I часть – проектирование осветительных установок

II часть – проектирование электроснабжения силовых электроприемников цеха.

Для выполнения обеих частей проекта необходимо дать характеристику окружающей среды на производственных участках цеха и во вспомогательных помещениях. Если в цехе имеются пожаро- и взрывоопасные зоны, то необходимо указать и охарактеризовать классы этих зон. Характеристика окружающей среды влияет на выбор степени защиты электрооборудования (светильников, осветительных щитков, распределительных пунктов); на выбор марок проводников для цеховой электрической сети и способы прокладки линий в помещениях цеха.

Проектирование осветительных установок состоит из двух частей:

Проектирование светотехнической части ОУ.

Проектирование электрической части ОУ.


3.1 Проектирование светотехнической части ОУ


Целью проектирования является определение осветительной нагрузки цеха.

Этапы проектирования светотехнической части ОУ:

Выбор источников света

Выбор системы освещения

Выбор светильников

Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Расчет освещения

Проектирование аварийного освещения


3.1.1 Выбор источников света

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения установленной мощности и снижения затрат на освещение является использование экономичных источников света с наибольшей световой отдачей. Поэтому для обеспечения рационального использования электроэнергии, расходуемой на освещение, во всех случаях, где не имеется специфических противопоказаний, в качестве источников света целесообразно применять газоразрядные лампы.

Лампы накаливания (ЛН) имеют низкую световую отдачу (Н = 7 ÷ 18 лм / Вт) и малый срок службы (Т = 1000 часов), поэтому их можно использовать только в следующих случаях:

для общего освещения помещений повышенной опасности и особо опасных по поражению электрическим током при условии необходимости использования пониженных уровней напряжений (не выше 50 В) для питания осветительной установки;

в помещениях, в которых по условиям технологического процесса недопустимы радиопомехи;

для аварийного освещения, если рабочее освещение выполнено газоразрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Для освещения помещений с низкими уровнями нормируемой освещенности, с временным пребыванием людей, а также для местного освещения следует вместо ламп накаливания использовать компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) или светодиодные.

Выполняемые зрительные работы могут иметь разные требования к цветоразличению: очень высокие, высокие, невысокие, либо не иметь. Рекомендуемые источники света для производственных помещений, в зависимости от требований к цветоразличению для системы общего освещения приведены в прил. 2, для комбинированного – в прил. 3. В прил. 4 приведены рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий.

Восприятие света зависит от цветности излучения ИС. Согласно ГОСТа 6825-91 (МЭК 81-84) для люминесцентных ламп (ЛЛ) установлено пять цветностей излучения: тепло-белый (ТБ), белый (Б), естественный (Е), холодно-белый (ХБ) и дневной (Д). Люминесцентные лампы с улучшенной цветностью излучения имеют в маркировке букву Ц, с очень улучшенной – ЦЦ.

Цветность излучения ламп может быть охарактеризована цветовой температурой (Тц) и индексом цветопередачи (Rа).

Тепло-белой цветности соответствует Тц = 2700 – 3000 К, белой – Тц = 3500 К, холодно-белой – Тц = 4200 К, естественной – Тц = 5000 К, дневной – Тц = 6000 – 6500 К. Значение общего индекса цветопередачи (Rа) характеризуют качество цветопередачи: Rа ≥ 90 – отличное; Rа ≥ 80 – очень хорошее; 80 > Rа ≥ 70 – хорошее; 70 > Rа ≥ 60 – удовлетворительное; 60 > Rа ≥ 40 – приемлемое; Rа < 40 – плохое.

При выборе люминесцентных ламп необходимо учесть, что чем лучше цветность излучения лампы, тем меньший световой поток она излучает при той же самой мощности. Наибольшую световую отдачу имеют лампы типа ЛБ.

При выборе ИС для помещений разной высоты необходимо учитывать следующее: в низких помещениях (не выше 6 м) наиболее экономичны ОУ с ЛЛ; в помещениях средней высоты (свыше 6 м до 10 м) и очень высоких (свыше 20 м) наиболее выгодны ОУ с лампами ДРИ; в высоких помещениях (от 10 до 20 м) наименьшие затраты имеют место для ОУ с лампами ДРЛ, хотя энергетически они менее выгодны, так как установленная мощность ОУ с лампами ДРЛ больше, чем ОУ с лампами ДРИ.

ОУ с натриевыми лампами (ДНаТ) в виду высокой пульсации освещенности следует применять при двух- трех- и четырехразрядных схемах расположения светильников только в помещениях высотой не менее 8 м и при условии выполнения зрительных работ не выше VI разряда.

Линейные люминесцентные лампы выпускаются в колбах диаметром 38, 26 и 16 мм (так называемые серии Т12, Т8 и Т5, то есть 12/8, 8/8 и 5/8 дюйма). ЛЛ серии Т12 морально устарели, поэтому при проектировании ОУ следует выбирать лампы серий Т8 и Т5.

Люминесцентные лампы серии Т8 могут работать как с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (э/м ПРА), так и с электронными (ЭПРА), а серии Т5 – только с ЭПРА.

Перспективными являются ОУ смешанного освещения, в которых предусматривается сочетание различных типов ИС, например, ламп типа ДРИ и ДНаТ, ДРЛ и ДНаТ, ЛЛ типа ЛБ и ДНаТ. При этом не только уменьшаются пульсации освещенности и улучшается спектр излучения ОУ, но и достигается определенная экономия электроэнергии. Окончательный выбор типа ИС для общего освещения производственных помещений с учетом эксплуатационных и капитальных затрат производится одновременно с выбором типа светильника.

Основные характеристики ЛН приведены в прил. 5, люминесцентных ламп серии Т8 – в прил. 6, серии Т5 – в прил. 7, КЛЛ – в прил. 8, светодиодных ламп – в прил. 9, газоразрядных ламп высокого давления (ДРЛ, ДНаТ, МГЛ) – в прил. 10.


3.1.2 Выбор системы освещения

Искусственное освещение производственных помещений может быть выполнено системами общего равномерного, общего локализованного или комбинированного освещения.

Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). Комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Система комбинированного освещения рекомендуется в следующих случаях:

в производственных помещениях, в которых выполняется зрительная работа I – III, IVa, IVб, IVв, Va разрядов. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах освещения;

в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения (прессы, штампы);

на рабочих местах, где требуется изменение направления светового потока;

в производственных помещениях, в которых рабочие поверхности расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно высоких уровнях освещенности.

Систему общего равномерного освещения реализуют в следующих случаях:

в производственных помещениях при высокой плотности расположения технологического оборудования (ткацкие цеха);

в производственных помещениях, в которых выполняют однотипные работы (литейные цеха, крупносборочные);

в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и длительного напряжения зрения (разряд зрительной работы Vг и ниже).

Система общего локализованного освещения рекомендуется в следующих случаях:

в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами;

в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняют работы различной точности;

в производственных помещениях с большими площадями рабочих поверхностей (разметочные плиты, раскройные столы) или громоздким оборудованием, создающим тени (химическая промышленность).

При наличии в одном помещении рабочих и вспомогательных зон следует предусматривать локализованное освещение (при любой системе освещения) рабочих зон и менее интенсивное освещение вспомогательных зон, относя их к разряду VIIIа.

Независимо от выбранной системы освещения расчеты производить только для общего освещения.

Во вспомогательных помещениях, как правило, следует применять систему общего освещения. Допускается применение системы комбинированного освещения в помещениях административных зданий, где выполняется зрительная работа А – В разрядов (например, кабинеты, рабочие комнаты, архивы и т. д.).


3.1.3 Выбор светильников

1. Выбор светильников по конструктивному исполнению (степени защиты)

Конструкция светильников должна обеспечивать надежную защиту всех его частей и ИС от вредных воздействий окружающей среды, электро, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик во время эксплуатации. При выборе степени защиты светильников необходимо следовать следующим рекомендациям:

для помещений с нормальными условиями среды и жарких применять светильники со степенью защиты IP20;

для влажных - IP23;

для сырых - IP51;

для помещений с химически активной средой – IP53;

для особо сырых – IP54;

для пыльных – IP60 или IP50 в зависимости от характера и количества пыли

для душевых и уличного освещения – IP43.

В пыльных помещениях с гидроудалением пыли следует использовать светильники струезащищенные – IP65; IP66.

При наличии в любой окружающей среде пожароопасных и взрывоопасных зон степень защиты светильников следует выбирать по табл. 2.


Таблица 2

Рекомендации по выбору светильников для пожароопасных и взрывоопасных зон

Зона класса

Светильник с лампами

накаливания

ДРЛ, ДРИ, ДНаТ

люминесцентными

Пожароопасные помещения

П-I, П-II

IP53

IP53

IP53

П-IIа, П-III

IP23

IP23

IP23

Взрывоопасные помещения

В-I

Взрывозащищенные

В-Iа, В-Iг

Повышенной надежности против взрыва

В-Iб

Без средств взрывозащиты, IP53

В-II

Повышенной надежности против взрыва

В-IIа

Без средств взрывозащиты, IP53


2. Выбор светильников по светораспределению

Светильники предназначены для рационального перераспределения в пространстве светового потока источников света. Характер распределения светового потока в пространстве (светораспределение) определяется кривой силы света (КСС) светильника. ГОСТом 17677 установлено семь типов КСС: концентрированная (К), глубокая (Г), косинусная или диффузная (Д), полуширокая (Л), широкая (Ш), синусная (С) и равномерная (М). Часть светового потока, вышедшего из светильника, непосредственно попадает на рабочую поверхность (прямой световой поток), а другая часть – после частичного отражения от поверхности интерьера (отраженный световой поток). КСС светильника показывает соотношение между прямыми и отраженными световыми

потоками. Для освещения производственных помещений рекомендуется использовать светильники с КСС типов К, Г, Д; для вспомогательных и общественных помещений – Д, М, С; для наружного освещения – Л и Ш.

В любом помещении на выбор типа КСС влияют высота помещения и отражающие свойства поверхностей. Чем выше помещение, тем более концентрированные КСС должны иметь светильники. Чем больше коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности, тем менее концентрированным может быть светораспределение светильника.

Характеристики некоторых типов светильников для производственных помещений приведены в прил. 11, для общественных – в прил. 12.


3.1.4 Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Под нормой освещенности (Ен) понимают минимальный уровень освещенности, необходимый для выполнения зрительной работы. В России основным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых документов, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.

Норма освещенности зависит от характеристики зрительной работы, определяемой разрядом и подразрядом зрительной работы. Разряд зрительной работы определяется размерами объекта различения, а подразряд зависит от условий видимости объекта: контраста объекта с фоном и яркости фона. Кроме этого, норма освещенности зависит от типа ИС, наличия естественного освещения и качества освещения. Качественными показателями освещения являются: коэффициент пульсаций освещенности (Кп, %), показатель ослепленности (Р) и показатель дискомфорта (М). Коэффициент пульсаций освещенности является критерием оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.