Главная      Учебники - Разные     Лекции (разные) - часть 28

 

Поиск            

 

Электроснабжение завода 2

 

             

Электроснабжение завода 2

Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ИНФОРМАТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ


Кафедра электроэнергетики


Проектирование электроснабжения Машиностроительного ЗАВОДА



Владивосток

2007

Аннотация

В дипломном проекте рассматриваются вопросы электроснабжения
машиностроительного завода. Определяются расчетные
электрические нагрузки цехов, проводится выбор схем внутреннего
и внешнего электроснабжения, рассчитываются токи короткого замыкания.

В экономической части проекта проводится расчет электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия и технико-экономическое сравнение вариантов напряжения питания завода. В результате сравнения выбирается наиболее экономичное напряжение электроснабжения завода, по которому ведется дальнейший расчет: проводится выбор оборудования ГПП.

В специальной части проекта представляется Защита кабельных линий от коррозии.

В разделе «Охрана труда» предлагаются организационно-технические мероприятия по предотвращению поражения электрическим током в электроустановках до 1000В и рассчитывается заземление главной понизительной подстанции 110/10.

В разделе релейная защита представлена защита асинхронного двигателя.



1. Характеристика машиностроительного завода

Исходными данными для проектирования электроснабжения машиностроительного завода являются:

- генеральный план объема проектирования;

- установленная мощность по цехам, см. таблицу 1.1;

- характеристика источников питания;

- характеристика технологического процесса;

- характеристика режима работы проектируемого объекта;

- характеристика высоковольтных потребителей.

Таблица 1.1 Наименования и электрические нагрузки цехов

Наименование цехов Длина, Ширина, Высота Рн, Кс Соsφ
м м м кВт
1. Инструментальный цех 96 60 7,2 600 0,3 0,65
2. Заводоуправление 90 18 3,3 190 0,65 0,8
3. Механический цех №1 162 42 8,4 330 0,3 0,65
4. Штамповочный цех 138 78 9,6 2150 0,45 0,7
5.Механический цех №2 162 42 8,4 250 0,3 0,65

6. Компрессорная 0,4кВ

4 СД 10кВ

48 24 6

290

4520

0,75

0,75

0,8

0,8

7. Штамповочный цех деталей корпуса 0,4кВ

2ИП 10кВ

138 78 7,2

1450

2200

0,45

0,45

0,8

0,8

8. Термический цех 156 108 8,4 880 0,6 0,85

9.Литейная черных металлов 0,4кВ

2ДСП 10кВ

150 138 8,4 1500 0,45 0,7
3600 0,8 0,85

10.Литейная черных металлов 0,4кВ

2ИАТ-6/1,6 10кВ

156 138 8,4

720

3000

0,45

0,45

0,78

0,75

11. Гальванический цех 120 60 6 820 0,65 0,78
12. Цех обработки блоков двигателей 114 60 6 1035 0,32 0,65
13. Цех обработки поршней 102 42 6 1100 0,3 0,65
14. Цех обработки двигателей 102 42 6 1320 0,35 0,7
15. Токарный цех 114 60 4,8 1450 0,25 0,65
16. Цех диагностики двигателей 90 72 7,2 420 0,4 0,7
17. Гальванический цех 114 60 4,8 820 0,65 0,78
18. Гараж 72 48 4,8 150 0,35 0,65
19. Цех производства мелких серий 102 72 6 600 0,32 0,65
20. Сборочный цех машин 162 138 8,4 1350 0,35 0,7
21. Экспериментальный цех 102 42 7,2 530 0,4 0,7
22. Столовая 60 24 3,3 250 0,45 0,8
23. Лаборатория 90 18 3,3 400 0,4 0,7
24. Насосная 36 24 6 420 0,75 0,85
25. Материальный склад 120 60 6 170 0,25 0,5
26. Проходные (4шт.), на каждую 9 6 2.5 по 10 0.8 0.85

а) Синхронные двигатели СДН-14-44-10: Uн = 6кВ n= 600 об\мин, Рн = 630 кВт

Qн = 325 квар, К1=5,6 кВт, К2=4,06 кВт

Понижающие трансформаторы для подключения синхронных двигателей к сети 10кВ, типа ТМ-1000-10/6кВ

б) Индукционная тигельная печь для плавки чугуна марки ИАТ-6/1,6. Мощность печного трансформатора 1600МВА, Рн=1400кВт.


Место расположения объекта – Приморский край

Характеристики района по ветровой нагрузке согласно ПУЭ:

- по скоростным напорам ветра – IV;

- по толщине стенки гололеда – II;

- по пляске проводов – II;

- среднегодовая продолжительность гроз - от 10 до 20 часов.

На первом этапе проектирования дается развернутая характеристика машиностроительного завода с точки зрения надежности электроснабжения отдельных цехов; состояния среды внутри помещений: сухая, влажная, сырая, жаркая, пыльная; классификация помещений по опасности поражения током: нормальные, повышенной опасности, особо опасные; категории помещений по СНиП П-90-81 и по ПУЭ.

Развернутая характеристика проектируемого предприятия с точки зрения надежности электроснабжения отдельных цехов приведена в таблице 1.2.


Таблица 1.2 - Характеристика сред и помещений

Наименование помещения Катего-рия надеж-ности Характеристика среды Классифика-ция помещений по пожароопас-ности Классификация помещений по поражению эл. током Категория помещений
СНиП ПУЭ
1. Инструментальный цех II Нормальная - Нормальная Д -
2. Заводоуправление III Нормальная - Нормальная Д -
3. Механический цех №1 II Нормальная - Нормальная Д -
4. Штамповочный цех II Нормальная - Нормальная Д -
5.Механический цех №2 II Нормальная - Нормальная Д -
6. Компрессорная II Нормальная - Нормальная Д -
7. Штамповочный цех деталей корпус II Нормальная - Нормальная Д -
8. Термический цех II Хим.актив-ная Пожаро-взрывоопас-ная Особо опасная А В-IIа
9.Литейная черных металлов II

Пыльная

Жаркая

- Особо опасная Г -
10.Литейная черных металлов II

Пыльная

Жаркая

- Особо опасная Г -
11. Гальванический цех II Хим.актив-ная Пожаро-взрывоопас-ная Особо опасная А В-IIа
12. Цех обработки блоков двигателей II Нормальная
Нормальная Д -
13. Цех обработки поршней II Нормальная - Нормальная Д -
14. Цех обработки двигателей II Нормальная - Нормальная Д -
15. Токарный цех II Нормальная - Нормальная Д -
16. Цех диагностики двигателей II Нормальная - Нормальная Д -
17. Гальванический цех II Хим.актив-ная Пожаро-взрывоопас-ная Особо опасная А В-IIа
18. Гараж III Пыльная Пожароопас-ная Нормальная В П-I
19. Цех производства мелких серий II Нормальная - Нормальная Д -
20. Сборочный цех машин II Нормальная - Нормальная Д -
21. Экспериментальный цех II Нормальная - Нормальная В П-II
22. Столовая III

Жаркая,

сырая

- Повышенная опасность Д -
23. Лаборатория III Нормальная
Нормальная Д -
24. Насосная II Сырая - Нормальная Д -
25. Материальный склад III Нормальная - Нормальная Д -
26. Проходная III Нормальная - Нормальная Д -

1.1 Характеристика режима работы предприятия

По справочной литературе /8/ выбираем типовые суточные графики нагрузок и годовые графики по продолжительности, характерные для предприятий машиностроительной промышленности. При выборе годовых графиков нагрузки учитываем сменность работы цехов и предприятия в целом. Суточный график нагрузок и годовой график нагрузок представлены на рисунках 1.1, 1.2.


Р
ис. 1.1 Суточный график нагрузки завода

Рис.1.2 Годовой график нагрузки по продолжительности

По годовому графику определяем время использования максимума нагрузки ТМ и время максимальных потерь м.

ч

где Wгод – годовое потребление электроэнергии;

Рmax – максимальная нагрузка, кВт.

Время максимальных потерь определяем, ч


1.2. Характеристика высоковольтных потребителей


Для компрессорной по таблице выбирается четыре синхронных двигателя типа

СДН-14-44-10 со следующими параметрами:


Uвн = 6 кВ;

Рн = 630 кВт;

Qном = 325 кВар;

n = 600 об/мин;

К1сд = 5,6 кВт;

К2сд = 4,06 кВт.


Для литейного цеха по таблице выбирается две сталеплавильные печи типа ДСП –6 со следующими параметрами:


Sн = 4000 кВА;

Uвн = 10 кВ;

cos = 0,84;


ДСП – это трехфазные электроприемники, работающие в повторно-кратковременном режиме с резкими колебаниями тока. Мощные ДСП являются причиной возникновения высших гармоник тока и напряжения и колебаний напряжения в системе электроснабжения предприятия, поэтому схема внутризаводской сети должна строится так, чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия, что достигается питанием ДСП от секций шин низкого напряжения ГПП. При наличии в цехе ДСП нельзя использовать в качестве компенсирующих устройств статические конденсаторы, на которые отрицательно влияют высшие гармоники.


2 Расчет электрических нагрузок
2.1 Расчёт силовых электрических нагрузок

Максимальная расчётная нагрузка определяется по формулам

Рмс = Рн  Кс

Qмс = Рмс  tg,

 = arccosj,

где Кс – коэффициент спроса;

Рн – установленная мощность;

Результаты расчёта предоставлены в таблице 2.1 для напряжения 0.4 и в таблице 2.2 для напряжения 10кВ.

Таблица 2.1 – Расчетные силовые нагрузки цехов Uн=0.4кВ

Наименование цехов Рн, кВ Кс cos y tg y Рмс, кВт Qмс,кВар
1. Инструментальный цех 600 0,3 0,65 1,17 180 210,443
2. Заводоуправление 190 0,65 0,8 0,75 123,5 92,625
3. Механический цех №1 330 0,3 0,65 1,17 99 115,74
4. Штамповочный цех 2150 0,45 0,7 1,02 967,5 987,05
5.Механический цех №2 250 0,3 0,65 1,17 75 87,68
6. Компрессорная 290 0,75 0,8 0,75 217,5 163,13
7. Штамповочный цех деталей корпуса 1450 0,45 0,8 0,75 652,5 489,38
8. Термический цех 880 0,6 0,85 0,62 528 327,23
9.Литейная черных металлов 1500 0,45 0,7 1,02 675 688,64
10.Литейная черных металлов 720 0,45 0,78 0,80 324 259,94
11. Гальванический цех 820 0,65 0,78 0,80 533 427,62
12. Цех обработки блоков двигателей 1035 0,32 0,65 1,17 331,2 387,22
13. Цех обработки поршней 1100 0,3 0,65 1,17 330 385,81
14. Цех обработки двигателей 1320 0,35 0,7 1,02 462 471,33
15. Токарный цех 1450 0,25 0,65 1,17 362,5 423,81
16. Цех диагностики двигателей 420 0,4 0,7 1,02 168 171,39
17. Гальванический цех 820 0,65 0,78 0,80 533 427,62
18. Гараж 150 0,35 0,65 1,17 52,5 61,38
19. Цех производства мелких серий 600 0,32 0,65 1,17 192 224,47
20. Сборочный цех машин 1350 0,35 0,7 1,02 472,5 482,05
21. Экспериментальный цех 530 0,4 0,7 1,02 212 216,28
22. Столовая 250 0,45 0,8 0,75 112,5 84,38
23. Лаборатория 400 0,4 0,7 1,02 160 163,23
24. Насосная 420 0,75 0,85 0,62 315 195,22
25. Материальный склад 170 0,25 0,5 1,73 42,5 73,61
26. Проходные (4шт.), на каждую 10 0,8 0,85 0,62 8 4,96

Таблица 2.2 – Расчетные силовые нагрузки Uн=10 кВ

Наименование цехов Рн, кВ Кс cos y tg y Рмс, кВ Qмс,кВар
6 Компрессорная 4520 0,75 0,8 0,75 3390 2542,5
7. Штамповочный цех деталей корпуса 2200 0,45 0,8 0,75 990 742,5
9.Литейная черных металлов 3600 0,8 0,85 0,62 2880 1784,9
10.Литейная черных металлов 3000 0,45 0,75 0,88 1350 1190,6

2.2 Расчет осветительных нагрузок цехов


2.2.1 Выбор нормируемой освещенности

Выбор типа источника света должен производиться с учетом световой отдачи, срока службы, спектральных и электрических характеристик. Для внутреннего и внешнего освещения возможно применение ламп накаливания, а также газоразрядных источников света, таких как ЛЛ, ДРЛ, МГЛ и другие.

При выборе типа источника света необходимо учитывать, что в низких помещениях (не выше 6 - 8 м) наиболее экономичны ОУ с ЛЛ, в помещениях высотой от 8 - 10 до 20 м наименьшие затраты имеют место для ОУ с ДРЛ.


Выбор системы освещения

При технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения допускается использование системы общего освещения. Система общего освещения должна использоваться для помещений, в которых выполняются зрительные работы V - VIII разрядов. Общее освещение, в том числе и в системе комбинированного, выполняется равномерным распределением источников света. Локализованное освещение используется для освещения горизонтальных поверхностей, выполняется в помещениях относящихся к I, IIа, IIб, а также к IIв, IIг, III и IV разрядами зрительных работ. Во вспомогательных помещениях обычно применяется система общего освещения с равномерным распределением светильников.

Выбор уровня освещенности

Норма освещенности при проектировании устанавливается по отраслевым нормативным документам. При отсутствии указанных документов уровень нормативной освещенности устанавливается в соответствии с /2/. При этом необходимо учитывать разряд зрительных работ, выбранный источник света, используемую систему освещения, отсутствие или наличие естественного света, особые случаи, требующие изменения освещенности на одну ступень.
Выбор светильников общего освещения

Светотехнический выбор светильника

Одной из основных характеристик светильника является его светораспределение, которое характеризуется классами и видами кривых силы света (КСС).

Для освещения производственных предприятий в основном используются кривые К, Д, Г, Л. Чем выше помещение и чем выше нормируется освещенность, тем более концентрированными КСС должны обладать световые приборы.

Выбор светильников по конструктивному исполнению

Конструктивное исполнение светильников должно обеспечивать пожарную безопасность, взрывобезопасность при установке во взрывоопасных помещениях, электробезопасность, надежность, долговечность, стабильность характеристик в данных условиях среды, удобство обслуживания.

Размещение светильников общего освещения

Светильники должны быть размещены таким образом чтобы обеспечивать: безопасный и удобный доступ к светильникам для их обслуживания; создания нормируемой освещенности наиболее экономичным путем; соблюдение качества освещения; наименьшую протяженность и удобство монтажа групповых сетей; рекомендованную КСС, с учетом строительных параметров здания. Размещение светильников может быть комбинированным или локализованным.

Равномерность распределения освещенности по освещаемой горизонтальной поверхности зависит: от схемы расположения светильников, размещения их по длине и ширине помещения, расстояния крайних рядов светильников от стен или ряда колонн, его стоит принимать равным 0,3 – 0,5 от расстояния между рядами светильников.


2.2.3. Расчет параметров искусственного освещения

Светотехнический расчет осветительных установок выполняется по методу удельной мощности.

Порядок расчета следующий:

- по заданным строительным параметрам помещения: длине и ширине определяется стандартный строительный модуль (причем длина и ширина помещения должна быть кратна параметрам выбранного строительного модуля) и вычисляется площадь участка цеха и площадь нормированного освещения, а также общая площадь цеха.

- по заданной высоте производственного помещения определяется расчетная высота подвеса светильников по формуле:


, (2.3)


где h – высота помещения, м;

hc – высота свеса светильника от потолка для ламп ДРЛ - hc = 0,4 м; для люминесцентных ламп, прикрепленных к потолку - hc = 0 м;

hг – высота плоскости нормирования освещенности или высота рабочей

поверхности.

- Выбираются коэффициенты отражения согласно таблицы 4.16 /4/ : - потолка, - стен, - рабочей поверхности.

- Коэффициент запаса принимается в зависимости от технологического процесса данного цеха. Разряд зрительных работ выбирается по наименьшему размеру различения, а подразряд зрительных работ – по отражающим свойствам объекта и фона. Нормированную освещенность выбирается в зависимости от разряда зрительных работ, системы освещения и характеристик среды на основании норм СНиП 23-05-95.

- В зависимости от характеристики среды выбирается тип светильника и источника света с учетом степени защиты, а также кривые светораспределения (КСС) .

- Удельную мощность выбирается согласно таблицы по расчетной высоте подвеса светильников и кривым светораспределения КСС.

- Удельную расчетную мощность рассчитываем по формуле:

= , (2.4)

где Е - нормированная освещенность, лк, выбирается по таблице 4.1 /5/ ;

Кз зад - коэффициент запаса, принимается в соответствии с таблицей 4.4 /5/ ;

табл -условный КПД использования помещения , принимается по таблице 9.14 /4/,

равен 100%;

0 - удельная мощность, выбирается по таблице ;

Е - условная освещенность, принимается 100 лк;

Кз табл – условный коэффициент запаса, принимается 1,5;

зад - заданный КПД, принимается 0,65.

Формула принимает вид:

= (2.5.)

Если коэффициенты отражения , , отличаются от табличных, то нужно изменить на 10% . Для грязных цехов: = 1,1; Для чистых цехов: /1,1

- Расчетная активная мощность освещения находится по удельной мощности (с учетом корректировки коэффициентов отражения) и общей площади цеха.

- Потери в ПРА равны для люминесцентных ламп со стартером зажигания – 20 %, для

ламп ДРЛ – 10 %;

- Считается суммарная расчетная активная мощность, которая складывается из расчетной активной мощности и потерь в ПРА ;

- Реактивная мощность определяется по коэффициенту мощности, при этом

для люминесцентных ламп принимается , для ламп ДРЛ - .

Приводится пример расчета освещения для инструментального цеха.

Определяются для данного помещения строительные модули: 6 х 12;

Площадь участка цеха определяется по размеру модуля: АхВ;

АхВ = 6 х 12 = 72 м2;

Определяется площадь нормированного освещения цеха S = 72 = 72 м2;

Рассчитывается общую площадь цеха по формуле: F = L х В , м2;

где L – длина цеха, м;

В – ширина цеха, м;

F = 96 х 60 = 5760 м2;


По высоте помещения 7,2 м для ламп ДРЛ определяется расчетная высота по формуле:

= 8,4 - 0,3 - 0,8 = 6,1м.

Выбираются коэффициенты отражения по таблице 4.16 /4/ : =50%, =30%, =10%.

Коэффициент запаса принимается 1,5, разряд и подразряд зрительных работ – IIIа, нормированная освещенность - 300 лк .

Принимается КСС Г-2.

Выбирается удельная мощность = 4,2 Вт/м2 при расчетной высоте подвеса светильников = 6,1 м , площади нормированной освещенности S = 72м2 и КСС Г3.

Рассчитывается удельная расчетная мощность :

=

= = 19,38 Вт/м2

Т.к. коэффициенты отражения , , не отличаются от табличных значений, то =

Считается расчетная активная мощность освещения цеха Ррасч : F

Ррасч = 19,38 х 5760 = 111628,8 Вт;

Считаются потери в ПРА : =

= = 11162,8 Вт

Считается суммарная расчетная активная мощность:

; (2.6)

122,8кВт.


Реактивная мощность определяется по коэффициенту мощности, который для ламп ДРЛ равен 0,5

; (2.7)

.

Расчеты освещения для остальных цехов выполняется аналогично и сводятся в таблицы 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 – Характеристика светильников и нормированные показатели для расчета осветительной нагрузки производственных помещений


Наименование цеха


Модуль,

м

Площадь участка цеха, м2 Площадь нормируемого освещения , м2

Высота помещения,

м

Расчетная высота , м


Нормированная освещенность, лк Тип источника света Разряд зрительных работ КСС Кз Коэффициенты отражения, %
потолка стен Рабочей поверхности
1. Инструментальный цех 6х12 72 72 7,2 6,1 200 ДРЛ IIIб Г2 1,5 50 30 10
2. Заводоуправление 6х6 36 36 3,3 2,5 300 ЛЛ - Д1 1,5 70 50 30
3. Механический цех №1 6x12 72 72 8,4 7,3 200 ДРЛ IIIб Г2 1,5 50 30 10
4. Штамповочный цех 6x12 72 72 9,6 8,4 300 ДРЛ IIIб Г3 1,5 50 30 10
5.Механический цех №2 6x12 72 72 8,4 7,3 200 ДРЛ IIIб Г2 1,5 50 30 10
6. Компрессорная 6х12 72 180 6,0 4,8 200 ДРЛ IVг Г1 1,6 50 30 10
7. Штамповочный цех деталей корпус 6x12 72 72 7,2 6,1 300 ДРЛ IIIб Г3 1,5 50 30 10
8. Термический цех 6x12 72 72 8,4 7,3 300 ДРЛ IIIб Г3 1,5 50 30 10
9.Литейная черных металлов 6х18 108 108 8,4 8,1 200 ДРЛ VII К1 1,8 30 10 10
10.Литейная черных металлов 6х18 108 108 8,4 8,1 200 ДРЛ VII К1 1,8 30 10 10
11. Гальванический цех 6x12 72 72 6 4,8 200 ДРЛ IVб Д3 1,8 50 30 10
12. Цех обработки блоков двигателей 6x12 72 72 6 4,8 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
13. Цех обработки поршней 6x12 72 72 6 4,8 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
14. Цех обработки двигателей 6x12 72 72 6 4,8 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
15. Токарный цех 6x12 72 72 4,8 3,3 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
16. Цех диагностики двигателей 6x12 72 72 7,2 6,1 300 ДРЛ IIIб Г3 1,5 50 30 10
17. Гальванический цех 6x12 72 72 4,8 3,3 200 ДРЛ IVб Д3 1,8 50 30 10
18. Гараж 6x12 72 72 4,8 3,3 200 ДРЛ IIIб,в Г1 1,7 30 10 10
19. Цех производства мелких серий 6x12 72 72 6 4,8 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
20. Сборочный цех машин 6x12 72 72 8,4 7,3 300 ДРЛ IIIa Г3 1,5 50 30 10
21. Экспериментальный цех 6x12 72 72 7,2 6 300 ДРЛ IIIв Д3 1,7 50 30 10
22. Столовая 6х6 36 36 3,3 2,5 300 ЛЛ - Д1 1,5 70 50 30
23. Лаборатория 6х6 36 36 3,3 2,5 300 ЛЛ - Д1 1,5 70 50 30
24. Насосная 6x12 72 72 6 4,8 200 ДРЛ IIIг Г1 1,5 50 30 10
25. Материальный склад 6x12 72 72 6 4,8 75 ДРЛ VIIIб Г1 1,5 50 30 10
26. Проходная 6х9 36 36 2,5 1,6 300 ЛЛ - Д3 1,5 70 50 30

Таблица 2.2 – Расчет нагрузок электрического освещения по цехам по методу удельной мощности


Наименование цеха


Удельная мощность табличная

расч

Вт/м2

Удельная мощность

расчетная

расч

Вт/м2

Удельная мощность

с учетом корректировки

по коэффициентам отражения

расч

Вт/м2

Общая площадь цеха, F

м2

Расчетная активная мощность,

Ррасч

кВт

Потери в ПРА, РПРА

кВт

Суммарная расчетная активная мощность, Ррасч

кВт

cos

tg

Суммарная реактивная мощность, Q

квар

1. Инструментальный цех 4,2 19,38 19,38 5760 111,629 11,2 122,8 0,5 1,73 212,4
2. Заводоуправление 3,6 16,62 15,1 1620 24,462 4,9 29,4 0,95 0,32 9,4
3. Механический цех №1 4,2 19,38 19,38 6804 131,862 13,2 145,0 0,5 1,73 250,9
4. Штамповочный цех 5,4 24,9 24,9 10764 268,024 26,8 294,8 0,5 1,73 510,0
5.Механический цех №2 4,2 19,38 19,38 6804 131,862 13,2 145,0 0,5 1,73 250,9
6. Компрессорная 4,0 13,13 13,13 1152 15,1258 1,5 16,6 0,5 1,73 28,8
7. Штамповочный цех деталей корпус 5,4 24,9 24,9 10764 268,024 26,8 294,8 0,5 1,73 510,0
8. Термический цех 5,4 24,9 24,9 16848 419,515 42,0 461,5 0,5 1,73 798,3
9.Литейная черных металлов 5,4 29,9 32,9 20700 681,03 68,1 749,1 0,5 1,73 1296,0
10.Литейная черных металлов 5,4 29,9 32,9 21528 708,271 70,8 779,1 0,5 1,73 1347,8
11. Гальванический цех 6,8 25,11 25,11 7200 180,792 18,1 198,9 0,5 1,73 344,0
12. Цех обработки блоков двигателей 4,2 19,38 19,38 6840 132,559 13,3 145,8 0,5 1,73 252,3
13. Цех обработки поршней 4,2 19,38 19,38 4284 83,0239 8,3 91,3 0,5 1,73 158,0
14. Цех обработки двигателей 4,2 19,38 19,38 4284 83,0239 8,3 91,3 0,5 1,73 158,0
15. Токарный цех 4,2 19,38 19,38 6840 132,559 13,3 145,8 0,5 1,73 252,3
16. Цех диагностики двигателей 4,2 19,38 19,38 6480 125,582 12,6 138,1 0,5 1,73 239,0
17. Гальванический цех 6,8 25,11 25,11 6840 171,752 17,2 188,9 0,5 1,73 326,8
18. Гараж 4,7 24,58 27,04 3456 93,4502 9,3 102,8 0,5 1,73 177,8
19. Цех производства мелких серий 4,2 19,38 19,38 7344 142,327 14,2 156,6 0,5 1,73 270,8
20. Сборочный цех машин 4,2 19,38 19,38 22356 433,259 43,3 476,6 0,5 1,73 824,5
21. Экспериментальный цех 3,6 16,62 15,1 4284 64,6884 6,5 71,2 0,5 1,73 123,1
22. Столовая 3,6 16,62 15,1 1440 21,744 4,3 26,1 0,95 0,32 8,3
23. Лаборатория 3,6 16,62 15,1 1620 24,462 4,9 29,4 0,95 0,32 9,4
24. Насосная 4,7 14,46 14,46 864 12,4934 1,2 13,7 0,5 1,73 23,8
25. Материальный склад 4,0 4,62 4,62 7200 33,264 3,3 36,6 0,5 1,73 63,3
26. Проходная 2,7 12,46 11,33 54 0,61182 0,1 0,7 0,5 1,73 0,2

2.3 Расчет наружного освещения


2.3.1 Расчет охранного освещения точечным методом


Охранное освещение устанавливается по периметру охраняемой зоны. В качестве источника света используются только ламы накаливания. Питание производится по наиболее удобно расположенной ТП по воздушным линиям.

Расчет ведется точечным методом, определяется шаг расстановки светильников

Исходные данные для расчета:

1 светильники типа СПО-200

мощность лампы 200Вт

Ен=0.5лк в точке А нормируемая минимальная освещенность

высота светильников 6м

ширина охраняемой зоны 10м

коэффициент запаса Кз=1.3



Рис1 расположение светильников и контрольной точки


Расчет ведется исходя из формулы

относительная освещенность равна

Относительная освещенность в точке А создается одновременно двумя ближайшими светильниками

По кривым относительной освещенности по полученному значению определяется

h/d=0.375, откуда d=6/0.375=16

Тогда шаг светильника


2.3.2 Расчет уличного освещения дорог точечным методом



Рис.2 расположение светильников и контрольной точки

Расчет ведется точечным методом

Исходные данные для расчета:

1 светильники типа РКУ 01-125 с лампами ДРЛ

2 мощность лампы 125Вт

3 Ен=2лк в точке А нормируемая минимальная освещенность в зависимости от интенсивности движения

4 высота светильников 8.5м

5 ширина дороги 6м

6 коэффициент запаса Кз=1.5

7 Световой поток Фл=5900 лм

Схема расположения светильников односторонняя. Питание производится по кабельным линиям от ТП которая не питает сеть охранного освещения.

Для определения относительной освещенности предварительно определяем


лк

Относительная освещенность в точке А создается одновременно двумя ближайшими светильниками

лк

По графикам условных изолюкс, по величинам определяется затем по полученному значению определяется отношение

Тогда шаг светильника

м

Рассчитаем шаг светильника для дороги шириной 10м

Для определения относительной освещенности предварительно определяем


лк

Относительная освещенность в точке А создается одновременно двумя ближайшими светильниками

лк

По графикам условных изолюкс, по величинам определяется затем по полученному значению определяется отношение

Тогда шаг светильника

м

2.3.3. Расчет прожекторного освещения точечным методом

Расчет производится упрощенным методом по удельной мощности

Принимается что для площадок на которых не проводится никаких работ только общее наблюдение и различие крупных предметов Ен=2лк, разряд VIII

Руд - удельная мощность общего освещения, Вт\м2, при нормируемой освещенности

F – площадь площадки

Тип источника света – ДРЛ

Пример расчета для площадки возле гаража

Вт

Выбираем лампы ДРЛ 6 250Вт и прожектор типа ПЗР-250

Для заводоуправления расчет аналогичен. Выбираем ПСМ-50-1 с лампами ДРЛ 4 400Вт.


3. Выбор целесообразной мощности трансформаторов в соответствии с нагрузками цехов

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Количество цеховых ТП влияет на затраты на распределительные устройства напряжением 10 кВ и внутризаводские и цеховые электрические сети. Так, при уменьшении числа ТП уменьшается число ячеек РУ, суммарная длина линии и потери электроэнергии и напряжения в сетях 10 кВ, но возрастает стоимость сетей напряжением 0,4 кВ и потери в них. Увеличение числа ТП, наоборот, снижает затраты на цеховые сети, но увеличивает число ячеек РУ 10 кВ и затраты на сети напряжением 10 кВ. При некотором количестве трансформаторов с номинальной мощностью S можно добиться минимума приведенных затрат при обеспечении заданной степени надежности электроснабжения. Такой вариант будет являться оптимальным.

Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов производится по удельной плотности нагрузки:

SР / F, (3.1)

где SР - расчетная нагрузка цеха, кВ А;

F - площадь цеха, м2.

При плотности нагрузки напряжением 380 В до 0,2 к В А / м2 целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 к В А включительно.

Выбор мощности трансформаторов производим исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. При этом номинальная мощность трансформаторов определяется по средней нагрузке за максимально загруженную смену:


SНОМ,Т = SСР.М / ( N KЗ ), (3.2)


где N –число трансформаторов;

KЗ - коэффициент загрузки трансформатора.


Определяется удельная плотность нагрузки цехов


Sуд= , (3.1)

Таблица 3.1 Удельные нагрузки цехов


Наименование цехов

SмΣ

кВар

S

М2

Sуд


1. Инструментальный цех 332,3077 5760 0,06
2. Заводоуправление 185,25 1620 0,11
3. Механический цех №1 182,7692 6804 0,03
4. Штамповочный цех 1658,571 10764 0,15
5.Механический цех №2 1329,231 6804 0,20
6. Компрессорная 4563,75 1152 3,96
7. Штамповочный цех деталей корпуса 2216,25 10764 0,21
8. Термический цех 745,4118 16848 0,04
9.Литейная черных металлов 4545,38 20700 0,22
10.Литейная черных металлов 2298,46 21528 0,11
11. Гальванический цех 820 7200 0,11
12. Цех обработки блоков двигателей 611,4462 6840 0,09
13. Цех обработки поршней 609,2308 4284 0,14
14. Цех обработки двигателей 792 4284 0,18
15. Токарный цех 669,2308 6840 0,10
16. Цех диагностики двигателей 288 6480 0,04
17. Гальванический цех 820 6840 0,12
18. Гараж 96,92308 3456 0,03
19. Цех производства мелких серий 354,4615 7344 0,05
20. Сборочный цех машин 810 22356 0,04
21. Экспериментальный цех 363,4286 4284 0,08
22. Столовая 168,75 1440 0,12
23. Лаборатория 274,2857 1620 0,17
24. Насосная 444,7059 864 0,51
25. Материальный склад 102 7200 0,01
26. Проходные (4шт.), на каждую 11,29412 54 0,21

При плотности нагрузки до 0.2 кВ·А/м2 целесообразно применять трансформаторы мощностью 1000 кВ·А.

В результате анализа мощности, площади и месторасположения цехов предполагается установка трансформаторов 1000 кВ·А.

3.1 Определение числа трансформаторов

Минимальное число трансформаторов одной мощности


, (3.2)


где РМ - суммарная мощность цехов, где установлены трансформаторы одной мощности, кВт;

Кз – коэффициент загрузки трансформаторов;

Sн.т. – номинальная мощность трансформатора, кВА.

N – добавка до ближайшего целого числа.


Оптимальное число трансформаторов


, (3.3)

где m – дополнительное число трансформаторов, определяется по рисунку 4.7/6/.


Число трансформаторов мощностью 1000 кВ·А


Выбираем 11 трансформаторов.


3.2. Выбор местоположения ТП и распределение нагрузок по ТП

На проектируемом заводе устанавливаются КТП с трансформаторами ТМЗ 1000/10

№ КТП № Цехов Р, кВт Q, квар N, шт S, кВА Кз Sнт, кВА
1 9,10,19,3,5,20,15,26,13 3183,0 3427,1 4 4677,3 0,7958 1000
2 7,12,14,11,17,24,16,25,26 3157,7 3178,79 4 4480,6 0,7894 1000
3 1,8,4,6,18,21,23,2,22,26,26 2457 3298,06 3 4112,7 0,819 1000

Таблица 3.2 – Распределение нагрузки по ТП


3.2.1 Расчёт реактивной мощности, подлежащей компенсации на стороне низшего напряжения


Наибольшая реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы


, (3.4)


Для трансформаторов установленных на ТП 1:



Мощность БСК на ТП

(3.5)


где QмΣ – суммарная реактивная мощность цеховых ТП.

Мощность БСК, приходящаяся на один трансформатор

(3.6)

3.2.2 Определение центра электрических нагрузок


Расчёт производится по формулам

, (3.7)


, (3.8)

где xo, yo – координаты центра электрических нагрузок;

хI, yI координаты i-го цеха;

РМI – мощность i-го цеха.

Расчетные данные представлены в таблице 3.3

Таблица 3.3 – Определение цента электрических нагрузок

Наименование цехов РН, кВт x y Pi*xi Pi*yi
1. Инструментальный цех 180 103 260 18540 46800
2. Заводоуправление 123,5 410 9 50635 1111,5
3. Механический цех №1 99 220 460 21780 45540
4. Штамповочный цех 967,5 580 230 561150 222525
5.Механический цех №2 720 220 380 158400 273600
6. Компрессорная 217,5 95 180 20662,5 39150
7. Штамповочный цех деталей корпуса 652,5 825 410 538312,5 267525
8. Термический цех 528 280 230 147840 121440
9.Литейная черных металлов 675 410 605 276750 408375
10.Литейная черных металлов 324 215 605 69660 196020
11. Гальванический цех 533 810 260 431730 138580
12. Цех обработки блоков двигателей 331,2 1015 305 336168 101016
13. Цех обработки поршней 330 1015 385 334950 127050
14. Цех обработки двигателей 462 1015 200 468930 92400
15. Токарный цех 362,5 990 620 358875 224750
16. Цех диагностики двигателей 168 885 65 148680 10920
17. Гальванический цех 533 810 160 431730 85280
18. Гараж 52,5 105 90 5512,5 4725
19. Цех производства мелких серий 192 645 620 123840 119040
20. Сборочный цех машин 472,5 510 430 240975 203175
21. Экспериментальный цех 212 280 95 59360 20140
22. Столовая 112,5 470 30 52875 3375
23. Лаборатория 160 280 9 44800 1440
24. Насосная 315 800 60 252000 18900
25. Материальный склад 42,5 1020 65 43350 2762,5
26. Проходные (4шт.), на каждую 8 3 610 24 4880

Координаты центра электрических нагрузок:


, м


, м.


3.2.3 Выбор местоположения ГПП


ГПП устанавливается в центр электрических нагрузок, так как уменьшается длина кабельных линий до наиболее мощных потребителей. В центре электрических нагрузок места недостаточно, поэтому переносим ГПП на свободное место. Расположение ГПП на территории завода показано на генплане.


3.2.4 Составление схемы электроснабжения предприятия


Электроснабжение предприятия осуществляется по двухступенчатой схеме питания. По категории надёжности, основную долю составляют потребители второй категории. На РП применяют одинарные, секционированные системы шин. В нормальном режиме секции сборных шин работают раздельно. В случае аварии нагрузка повреждённой магистрали переключается на другую секцию шин.

3.2.5 Уточнение реактивной мощности подлежащей компенсации

Дополнительная реактивная мощность для снижения потерь мощности в трансформаторе:

, (3.9)


где QМ(Тпi) – суммарная реактивная мощность ТП, квар;

NТР – число трансформаторов на ТП;

 - коэффициент, зависящий от схемы электроснабжения предприятия, способа питания ТП (магистральное или радиальное), от удаленности ТП от ГПП или РП.

1. Если ТП питается от ГПП по магистралям:

на магистрали 3 трансформатора, то

, (3.10)


2. Если Тп питается от РП без СД, то

, (3.11)


где Кр1 – коэффициент, зависящий от региона, Кр1 = 9 (для Дальнего Востока);

Если ТП питается от РП с СД, то =0

Расчёт приводится на примере ТП 1


Если Qнк2ТП i получается отрицательным числом, то принимаем Qнк2ТП i = 0.

Суммарная реактивная мощность НБК на напряжении 0.4 кВ


, (3.12)

Если QнкТП I получается больше чем QМ ТП I то за мощность QнкТП I принимается QМ ТП I.

Батареи конденсаторов ставятся на каждый трансформатор, т.е. каждая батарея выбирается по мощности

QнкТП i / NТП I

Результаты расчёта представлены в таблице 3.4

Таблица 3.4 – Реактивная мощность подлежащая компенсации


N S Qmax(t) Qnk1 Qnk`1 Y Qnk2 Qnk Qnk/n
1 4 1000 0,104983614 3427,19 856,79 0,15 0 3427,19 856,79
2 3 1000 0,096761982 3178,79 794,69 0,15 0 3178,79 794,69
3 3 1000 0,119045204 3298,06 1099,35 0,3 0,1190 3298,06 1099,35

3.2.6 Выбор низковольтных БСК


Выбираются комплектные конденсаторные установки напряжением 0.38 кВ с автоматическим регулированием по напряжению.


Таблица 3.5 – Выбор БСК на 0.4 кВ

№ТП N Qnk/n Тип Q Qбск Q`бк
1 4 856,79

2*УКЛН-0.38-1200-108УЗ

1*УКЛН-0.38-1000-150УЗ

2400

1000

3400


27,17


2 4 794,69 3*УКЛН-0.38-1000-108УЗ 3000 3000 178,79

3


3 1099,35

2*УКЛН-0.38-1000-150УЗ

1*УКЛН-0.38-1200-36УЗ

2000

1200

3200

98,06




3.3. Расчёт потерь мощности в трансформаторах на ТП

По таблице 4.16 выбираются трансформаторы типа ТМЗ-1000/10 В таблице 3.6 представлены технические данные трансформаторов.

Таблица 3.6 – Паспортные данные трансформаторов

Тип S Pхх Pкз
ТМЗ -1000/10 1000 2,27 7,6 5.5 2

Приведённые потери активной и реактивной мощности для режимов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) находится следующим образом


, (3.13)


, (3.14)


где КПП – количество активной мощности, необходимое для передачи 1 квар реактивной мощности через трансформатор. Для цеховых ТП КПП=0.07 кВт/квар;

QХХ, QКЗ – потери реактивной мощности в режимах ХХ и КЗ


, (3.15)

, (3.16)


Для трансформатора мощностью 1000 кВ·А

,

,

,

Тип трансфориатора

Qxx, квар

Qкз, квар

P`xx, кВт

P`кз, кВт

ТМЗ - 1000-0,4 20 55 3,67 11,45

Расчёт потерь мощности в трансформаторах на ТП приводится на примере ТП 1 с трансформаторами ТМЗ 1000/10

Полная фактическая мощность ТП


, (3.17)

,


Коэффициент загрузки трансформатора

,

(3.18)

Приведённые потери активной мощности на ТП

, (3.19)

Потери реактивной мощности на ТП

, (3.20)

(3.21)

Результаты расчёта представлены в таблице 3.8


Таблица 3.8 – Потери в трансформаторах на ТП

№ КТП N S P Q`бк Sm Kз^2

Pтр

Qтр

Qбк

1 4 1000 3183,00 27,19 4677,3 0,7958 0,6225 23,08 241,5 268,7
2 4 1000 3157,7 178,79 4480,6 0,7894 0,5996 36,656 133,51 75,705
3 3 1000 2457 98,06 4112,7 0,819 0,6101 37,076 134,96 158,87

3.4. Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями

Синхронные двигатели используют в качестве источников реактивной мощности.

Определим коэффициент загрузки двигателя:

где Р1 – активная мощность одного двигателя


Рн - номинальная суммарная мощность двигателей в цехе;

Рн.СД = 500 кВт – номинальная мощность двигателя.


Qн.СД = 325 квар – номинальная реактивная мощность СД; К1 = 5,6 кВт, К2 = 4,06 кВт.


QСД = Кз* Qн.СД = 0,25*325 = 81,25 квар.


Определяем экономически целесообразную реактивную мощность, получаемую от СД.


где Звк – удельная стоимость одного квар реактивной мощности БСК;

Срп – стоимость 1кВт генерирующей мощности.

С’рп = 657,8 руб/мес.

Срп = 12*С’рп = 12*657,8 = 7893.6 руб.



где Ен = 0,12; ЕА1 = 0,075; Ет.р.1 = 0,008; ЕА2 = 0,063; Ет.р.2 = 0,01;

Qбат – номинальная мощность батареи, принимается ближайшей к Qн.СД

УК – 10 – 1 – У3: Qбат = 300 квар;

Кбат – стоимость батареи,

Кбат = 132,2 т. руб.;

Кяч – стоимость ячейки

Кяч = 264,6 т.руб

.

Руд = 0,003 кВт/квар – количество активной мощности на выработку 1 квар реактивной мощности




Так как QСД Э < QСД (29,01<192.75), то принимаем QСД = QСД Э =192.75квар.


4. Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок


Картограмма электрических нагрузок представляет собой круговую диаграмму, площадью которой является мощность, а сектора показываю соотношение нагрузок: силовая 0.4кВ, силовая 10 кВ и осветительная нагрузка. Картограмма даёт представление о распределении нагрузок цехов по территории предприятия. Считается, что электрические нагрузки в цехах расположены равномерно. Значение радиуса диаграммы находят из условия равенства расчётной мощности цеха Рi в выбранном масштабе площади круга

Рi=π·ri2·m, (4.1)

где m – масштабный коэффициент, равный 4 кВт/м2;

Pi – расчётная мощность цеха, равная сумме силовой на 0.4 и 10 кВ и осветительной нагрузок;

ri – радиус круга, м.

Радиус окружности:

, (4.2)

Далее производится определение угла α, показывающего, какую долю занимает высоковольтная, осветительная или низковольтная нагрузка в составе общей нагрузки цеха

, (4.3)

где РJ – высоковольтная, осветительная или низковольтная нагрузка, кВт;

Рi - суммарная нагрузка цеха, кВт.

Углы секторов считаются в градусах, а радиусы картограмм в м.

Результаты расчёта представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1 – Данные для построения картограмм электрических нагрузок

Сумм. мощ. 0,4кВ освещ 10кВ R

0,4

10

освещ

1. Инструментальный цех 291,6 180,0 122,8
14 260,3 0 99,7
2. Заводоуправление 148,0 123,5 29,4
10 308,9 0 51,1
3. Механический цех №1 230,9 99,0 145,0
12 229,1 0 130,9
4. Штамповочный цех 1235,5 967,5 294,8
28 295,8 0 64,2
5.Механический цех №2 206,9 75,0 145,0
11 219,9 0 140,1
6. Компрессорная 3622,6 217,5 16,6 3390 48 185,6 173,7 0,8
7. Штамповочный цех деталей корпуса 1910,5 652,5 294,8 990 35 217,1 112,5 30,5