Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
|
"Электроснабжение предприятия по производству деталей к автомобилям " Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту. Содержание 1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия
1.1 Общая характеристика предприятия и источников электрснабжения
1.2 Определение расчётных электрических нагрузок цехов
1.3 Расчёт электрического освещения завода
1.4 Определение расчётной и сменной нагрузки по цехам с учётом освещения и всего в целом
2. Технико-экономическое сравнение вариантов внешнего электроснабжения
2.1 Выбор напряжения системы внешнего электроснабжения
2.2 Выбор внешней схемы электроснабжения завода
2.3 Технико-экономический расчёт вариантов питающего напряжения
2.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов
2.3.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП
2.3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения на напряжении 35 И 110 кВ
2.3.6. Анализ результатов и выбор решения
3. Определение центра электрической нагрузки
4. Выбор числа и мощности цеховых ТП
4.1 Распределение нагрузок по цеховых ТП
4.2 Расчёт распределения реактивной мощности по магистралям
4.3 Результаты выбора ку и мощности трансформаторов
4.4 Расчёт приведённых затрат по вариантам
5. Главная понизительная подстанция
5.1 Конструктивное исполнение ГПП
5.1.1 Распределительное устройство 110 Кв
5.1.2 Распределительное устройство 10 Кв
5.2 Расчёт токов короткого замыкания в сетях 110 И 10 кВ
5.3 Выбор аппаратов ГПП на напряжении 110 кВ
5.4 Выбор аппаратов ГПП на напряжение 10 кВ
5.4.2 Контрольно-измерительные приборы на подстанции
5.4.3 Выбор трансформаторов тока
5.4.4 Выбор трансформатором напряжения
6. Схема распределительной сети предприятия
6.2 Расчёт электрического освещения
6.2.1 Выбор типа и системы освещения
6.2.2 Выбор источниковсвета и светильнико
6.2.3 Расположение и установка светильников
6.3 Расчёт нагрузки термическог цеха
6.4 Расчёт сети с напряжением U<1000В
6.4.1 Выбор схемы и её конструктивного исполнения
6.4.2 Расчёт электрических нагрузок
6.5 Выбор проводников и аппаратов защиты термическог цеха
6.5.1 Выбор аппарата а1, защищающего магистральный шинопровод ШМА1
6.5.2 Выбор аппарата а2, защищающего троллею с мостовым краном (54 на плане)
6.5.3 Расчёт защиты распределительных сетей на участке термической обработки
7.1 Принцип действия молниеотводов
7.4 Условия безопасного прохождения тока молнии по молниеотводу
7.5 Конструктивные исполнения молниеотводов
8.1 Условия производства работ
8.4 Анализ опасности поражения в выбранной сети
8.6 Молниезащита установок и сетей
8.7 Защита от воздействия поля промышленной частоты
Список используемой литературы
Аннотация В данном дипломном проекте рассматривается задача проектирования системы электроснабжения автомобильного завода. Завод является предприятием автомобилестроения. При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряжения распределения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт токов короткого замыкания, рассматриваются вопросы, касающиеся релейной защиты и автоматики трансформаторов ГПП, а также заземляющего устройства пункта приёма электроэнергии. В проекте использовалась рекомендуемая литература. Графическая часть представлена на 6 листах. Темой данной работы является проектирование системы электроснабжения автомобильного завода. Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствования промышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом. Поэтому при проектировании уделено большое внимание вопросам надёжности, обеспечение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, быстродействия и селективности релейной защиты и оперативной автоматики. Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки, подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности. Подробно рассмотрена методика проектирования системы электроснабжения цеха. Выбор основного электрооборудования и его защита производится на основе расчета токов короткого замыкания. Промышленное предприятие расположено в центральном районе России, где средняя температура окружающей среды зимних суток - 1С,
а летних составляет + 18 С с относительной влажностью 90%. Скоростной норматив ветра около 21 м/с с повторением один раз в 5 лет, что позволяет отнести его к первому району. По толщине стенок гололеда в 15 мм согласно ПУЭ местность относится к 4 району по гололеду. Предприятие предназначено для выпуска дорожных машин и относится к промышленности России, На данном промышленном предприятии имеются потребители электроэнергии 1, 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Основные потребители 1 категории сосредоточены в гальваническом, штамповочном и термическом цехах, где перерыв в их электроснабжении может привести к порче дорогостоящего оборудования или к гибели обслуживающего персонал К потребителям 2 категории относятся электроприемники, расположенные в механических, инструментальном и электромонтажном цехах, так как перерыв в электроснабжении может вызвать простой оборудования и значительный недоотпуск продукции. К потребителям 3 категории относятся электроприемники, расположенные в административно-бытовых помещениях и в общественных местах. Питание завода можно осуществить от районной подстанции расположенной в 20-ти км от территории завода. На районной подстанции имеются РУ напряжением 110/35 кВ. Установленные мощности цехов приведены в таблице 1, а генеральный план предприятия на рисунке 1.1 Таблица 1. Установленные нагрузки цехов Рис 1.1. План расположения цехов предприятия Расчетная нагрузка цехов определяется методом коэффициента спроса, из выражений: где Сменная нагрузка цехов определяется по методу коэффициента использования: где Суммарная расчетная нагрузка предприятия определяется с учетом коэффициента равномерности максимума: где Таблица 1.1. Определение расчётных электрических нагрузок цехов Наименование цеха Для освещения производственных помещений принимаются лампы типа ДРЛ, обладающие высокой светоотдачей, большим сроком службы, прекритичностыо к условиям внешней среды. Главной причиной выбора этих ламп является высота цеха 8,5 м, а также нетребовательностью производства к цветопередаче. Для освещения административно-бытовых помещений принимаются люминесцентные лампы, обладающие высокой светоотдачей и большим сроком службы. Для ламп типа ДРЛ выбираются светильники РСПО5/ДОЗ (пылезащищенного исполнения). Для административно-бытовых помещений выбираются светильники ЛПО-01 встроенные и потолочные, излучающие часть светового потока в верхнюю полусферу [2]. Данные светильники устанавливаются с лампами типа ДЛЦ. Светотехнические характеристики освещаемых помещений приведены в таблице 1. Таблица 1.2. Значения коэффициентов отражения стен Расчет осветительной нагрузки проводится упрощенным методом по таблицам удельной мощности для цехов [2. табл.5.40], для административно-бытовых помещений [2 табл.5.45.]. Результаты расчета сводятся в таблицы 1.3 и 1.4 Основные данные нагрузки административно-бытовых зданий Таблица 1.3 Таблица 1.4. Основные данные осветительной нагрузки цехов Наименование цеха Расчётная мощность осветительной нагрузки определяется по следующим формулам Где Для ДРЛ Расчётная осветительная нагрузка по лампам ДРЛ: Расчётная осветительная нагрузка по люминесцентным лампам: Расчетные, сменные нагрузки по цехам и ГПП приведены в таблицах 1.5, 1.6 и 1.7 Таблица 1.5. Расчётные нагрузки по цехам с учётом освещения Таблица 1.6. Сменные нагрузки по цехам с учётом освещения Расчётная нагрузка ГПП от которой будет питаться завод, складывается из расчётной нагрузки цехов, расчётной нагрузки освещения, транзитной присоединённой мощности. Таблица 1.7. Расчётная нагрузка предприятия и ГПП Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом, напряжение каждого звена системы электроснабжения предприятия должно выбираться с учётом напряжения смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показаний различных вариантов. В данном случае имеется возможность получать питание от подстанции с напряжением 110/35 кВ, находящейся на расстоянии 20 км от завода. Для приближенного определения рационального напряжения системы электроснабжения промышленных предприятий предварительно определяется два варианта 35 кВ и 110 кВ, которые необходимо сравнить, проведя технико-экономический расчет. На данном промышленном предприятии преобладают потребители 1 и 2 категории, поэтому для осуществления надёжности электроснабжения завода, питание обеспечивается по 2-х цепной воздушной линии электропередач. Для преобразования и распределения электрической энергии на заводе устанавливается главная понизительная подстанция (ГПП). Распределительное устройство высшего напряжения ГПП представлено на рис.2.1 Рис.2.1 Схема РУ ВН ГПП Данная схема применяется на напряжения 35-220 кВ для ответвительных и тупиковых подстанций. После определения электрической нагрузки и установления категории надёжности потребителя, намечаем возможные варианты электроснабжения кабельными или воздушными линиями различных напряжений. На оценку экономичности варианта не влияет, в каком эквиваленте будет производиться расчет. Для простоты использования справочной литературы технико-экономический расчет сравнения двух вариантов будет производиться по справочным данным 1989г. По условию надёжности электроснабжения потребителей первой и второй категории принимается два трансформатора. В целях уменьшения установленной мощности, используется перегрузочная способность трансформаторов. Допустимая перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме до 40% в течении не более 6 часов в продолжении 5 суток Расчетная мощность определяется по следующей формуле: Выбор трансформатора и его мощности приведён в таблице 2.1 Таблица 2.1. Выбор мощности трансформаторов Питание предприятия обеспечивается посредством линии электропередач. Выбор сечения линий электропередач осуществляется по экономической плотности тока. где Jэк
- нормированное значение экономической плотности тока, А/мм определяется в зависимости от числа часов использования максимума нагрузки в год. Число часов использования максимума нагрузки в год принимается, при 2-х сменном режиме работы, Тм< 5000ч., тогда Jэк=1,1 А/мм, Далее, для сталеалюминевых проводов, минимальным сечением по прочности является Выбор сечений и технические характеристики проводов сведены в таблицы 2.2 и 2.3 Таблица 2.2. Выбор сечений проводов Таблица 2.3.Технические характеристики проводов типа АС Стоимость с учётом ж/б опор, тыс. р. /км Для установки на ГПП применяются маломасляные выключатели. Предварительно, для технико-экономического сравнения, выключатели выбираются по следующим условиям: по напряжению установки: Uном>Uуст по длительному току: Iном>Iнорм; Iном>Iмах. Выбор выключателей и разъединителей приведен в таблицах 2.4 и 2.5 Таблица 2.4. Выбор выключателя Для установки на ГПП принимаются разъединители серии РДНЗ. Предварительно для технико-экономического сравнения, разъединители принимаются по напряжению установки и по максимальному току Таблица 2.5. Выбор разъединителей Расчет на напряжение 35 кВ. Определяется значение полных приведенных затрат, которое является показаниями экономичности варианта: где Ен - нормативный коэффициент отчислений, Ен=0,12; К - капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения; С - годовые эксплуатационные расходы. Капитальные затраты складываются и из следующих составляющих: где Кл
- капитальные затраты на сооружение воздушных линий. Кло - стоимость сооружения 1 км линий, L - длина линии. Коб - капитальные затраты на установку оборудования трансформаторы, выключатели, разъединители): Годовые эксплуатационные расходы определяются: где где Ка - коэффициент амортизационных отчислений. Амортизационные отчисления на линии Кал=2,8%, амортизационные отчисления на подстанцию Кап=6,3%, где где Реактивные потери холостого хода: Реактивные потери короткого замыкания: Приведённые потери короткого замыкания активной мощности где Приведённые потери активной мощности при холостом ходе: Полные потери в трансформаторах: где Суммарные потери мощности: Стоимость потерь: Суммарные годовые эксплуатационные доходы: Суммарные затраты: Потери электроэнергии: Технико-экономический расчет позволяет сделать вывод о наиболее рациональном напряжении питания. Таблица 2.7. Результаты технико-экономического расчёта По данным таблицы 2.7 делается вывод о рациональности напряжения 110 кВ. Размещение ГПП следует произвести в центре электрических нагрузок, который определяется, как центр тяжести однородной плоской фигуры. Расположение цехов на плане предприятия и система координат представлены на рис 3.1 Таблица 3.1. Мощности и координаты цехов предприятия Выбрав произвольную систему координат, центр электрических нагрузок определяется по формулам: Рис.3.1 Определение центра электрических нагрузок Так как в полученном центре (рис.3.1) размещения ГПП возможно, то подстанция устанавливается в точке, со смешением вдоль оси X в направлении источника питания. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций, также как число трансформаторов на каждой из них, должен производиться в зависимости от величин сменных нагрузок, близости или удалённости цехов друг от друга, необходимой надёжности питания потребителей, перспективы развития производства, удельной плотности нагрузки и загрузки трансформаторов в рабочем режиме, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями. Должны учитываться конструкция производственных помещений и условия окружающей среды. Однотрансформаторные цеховые подстанции, как правило, применяются при нагрузках, допускающих перегрев питания на время доставки складского резерва, или возможности резервирования питания потребителей по сети вторичного напряжения. Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании потребителей 1 и 2 категории, а также при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок. Мощность трансформаторов 2-х трансформаторной подстанции выбирается так, чтобы в аварийном режиме, при отключении одного из них, другой мог бы нести всю нагрузку с перегрузкой не более 30%. Мощность трансформатора однотрансформаторной подстанции выбирается такой, чтобы она полностью обеспечивала электроэнергией всех потребителей запитанных от неё. При выборе мощности трансформаторов учитывается, что максимальная мощность трансформаторов, установленных на цеховых ТП, не должна превышать 1600-2500 кВА [4] тех случаях, когда мощность, потребляемая цехом велика, то необходимо устанавливать несколько ТП на цех. При выборе цеховых трансформаторов следует стремиться к меньшей номенклатуре трансформаторов по мощности предприятия в целом. При плотности нагрузки Для трансформаторов цеховых ТП следует принимать следующие коэффициенты загрузки: для цехов с преобладающей группой электроприемников первой категории при 2-х трансформаторной КТП: 0,65 - 0,75,для цехов с электроприёмниками преимущественно второй категории, где необходимо предусматривать однотрансформаторные КТП.0,9-0,95, для цехов с преобладанием электроприёмников третьей категории: 0,95 - 1,0 [4]. Для начального определения мощности трансформаторов КТП, рассчитывается удельная плотность нагрузки где Таблица 4.1. Распределение нагрузок по ЦТП Далее приводится оптимизация выбора мощности трансформаторов ТП в зависимости о их числа, категории надёжности электроснабжения потребителей и коэффициента загрузки трансформатора потребителей и коэффициента загрузки трансформатора. Составляются варианты с различной мощностью трансформаторов и оптимальным размещением компенсирующих устройств. По категории надёжности ЭП для всех потребителей можно принять однотрансформаторные ТП за исключением ТПЗ и ТП6. Выберем мощности трансформаторов: где n - количество трансформаторов в ТП. Таблица 4.2. Выбор максимальной мощности трансформаторов Для каждого предприятия, энергосистема устанавливает величину реактивной мощности, которую она передаёт по своим сетям этому заводу в часы максимума нагрузки энергосистемы Qэ, недостающая мощность должна быть скомпенсирована на месте. Определяется реактивная мощность, соответствующая нормированному коэффициенту мощности. Для питания цеховых ТП в системе внутризаводского электроснабжения применяется напряжение 10 кВ. Питание производится кабелями, проложенными в траншеях. Принимаются кабели типа ААШв с бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой и жилами, и шланговым ПХВ покровом. Для данного типа прокладки кабеля: расчетная температура окружающей среды +15°С нормированная температура жилы проводника +60 С. Условия выбора кабеля. В качестве примера, приводится выбор сечения кабеля питающего ТП2 и ТП1. 1. По условию нагрева длительно допустимым током: К2 - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды (К2=1) [13. табл.7.32] К1 - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, уложенных в одной траншее (К1-1, т.к кабель один), тогда По условию, что Iдоп>Iрn принимается сечение кабеля F=70 2. По экономической плотности тока: Число часов использования максимума нагрузки: Для данного значения Тм = 3563,4 ч. Jэ = 154 [13. табл.7.27] Fэк=Iр/ Jэк=150/1,4= 107 Принимаем стандартное ближайшее сечение F=120 3. По термической стойкости к токам КЗ сечение определяется по формуле где С - температурный коэффициент, Меньшее стандартное ближайшее сечение 50 4. По перегрузочной способности: Iдл. доп
> Iрмах,
где Кп=1 - так как проложен один кабель. Iдл. доп
= Окончательно выбирается кабель ААШв F= 120 Таблица 4.3. Выбор кабелей питающих ТП Сопротивление участков сети выполненных кабелями определяем по следующей формуле: где Таблица 4.4. Сопротивление участков сети Сопротивление трансформаторов, приведённое к 10 кВ определяется по формуле: где Рк. з
. - потери короткого замыкания, кВт [4. табл.13.]. Расчёт проводится для каждой из ТП, исходя из 2-х вариантов мощности трансформаторов (максимальной и минимальной). Эквивалентное сопротивление всей схемы Таблица 4.5. Сопротивления трансформаторов Входные реактивные мощности энергосистемы для соответствующих магистралей имеют следующие значения: Распределение реактивной мощности от энергосистемы по трансформаторам отдельных магистралей приводится в таблице 4.6., там же находится значения минимальных мощностей компенсирующих устройств по магистралям. Рассмотрим магистраль М1. Таблица 4.6. Распределение реактивной мощности
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||