Электроснабжение судоремонтного завода Министерство образования Российской Федерации Омский Государственный Технический Университет Кафедра “ЭсПП” ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту на тему: “Электроснабжение судоремонтного завода” Выполнил Подоплелов А.С. гр. Эр-548 Проверил Сергеев Я.Б. Омск 2002 Содержание 1. Задание 2. Введение 3. Описание технологического процесса 4. Ведомость электрических нагрузок завода 5. Ведомость электрических нагрузок 6. Определение электрических нагрузок РМЦ 7. Определение расчетной нагрузки по заводу в целом 8. Определение центра электрических нагрузок 9. Выбор системы питания 10. Размещение компенсационных устройств в сети предприятия 11. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций 12. Определение потерь мощности в трансформаторах 13. Схема канализации эл.энергии по территории 14. Выбор сечения и марки проводников 15. Расчет токов короткого замыкания 16. Выбор и проверка элементов системы электроснабжения предприятия 1. Задание Тема. Электроснабжение судоремонтного завода Исходные данные на проектирование 1. Генеральный план завода рис. 1. 2. Мощность энергосистемы 1000 МВА. 3. Ведомость электрических нагрузок ремонтно-механического цеха табл. 2. 4. Напряжение питания 110 кВ. 5. Сопротивление системы хс=0,8 о.е. 6. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 15 км. 7. Сведения об электрических нагрузках представлены в табл. 1. Рис. 1. Генеральный план судоремонтного завода. 2. Введение В настоящее время, несмотря на произошедший спад производства и тяжелое финансовое состояние, перед промышленной энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному применению электрической энергии во всех отраслях производства. Тенденции максимально четкого и точного учета и контроля над расходом электрической энергии требуют от проектировщиков нахождения таких технических решений, которые были бы максимально рациональными и при этом бы не снижали уровня надежности энергосистемы. Одной из главных задач проектирования является выбор наиболее рациональной схемы электроснабжения, отвечающей современным требованиям энергопотребления и возможностью перспективного роста предприятия. Проектирование системы электроснабжения должно удовлетворять не только техническим требованиям данного производства, но и должно быть рациональным с точки зрения экономических затрат на строительство такой системы электроснабжения. Курсовой проект по дисциплине «Электроснабжения промышленных предприятий» является завершающим проектом из всего цикла курсового проектирования. Он обобщает практически все изученные дисциплины, являясь наиболее полным учебным проектом по нашей специальности. Целью настоящего курсового проекта является спроектировать систему внутреннего и внешнего электроснабжения, на основании задания на проект, которая отвечала бы современным требованиям и была бы наиболее рациональной и экономичной. 3. Описание технологического процесса Судоремонтный завод относится к группе заводов машиностроения и металлообработки. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения колеблется в пределах 5-10 кВт. Режимы работы станков весьма разнообразны. Для некоторых станков характерны частые пуски и реверсы. Подъемные механизмы так же работают в повторно-кратковременном режиме. Общая тенденция развития машиностроения состоит в автоматизации самих станков применении программного управления, установки отдельных автоматических линий, станков и создания цехов и заводов автоматов. По степени бесперебойности станки относятся к потребителям II категории. Необходимо соблюдать параметр освещения, чтобы соблюсти необходимую точность работы. На этом предприятии преимущественно установлены металлообрабатывающие станки малой и средней мощности. Основные потребители 2 и 3 категории. 4. Ведомость электрических нагрузок завода Таблица 1 № по плану. Наименование цеха. Установленная мощность, кВт. Высота цехов,м Литейный цех 5700 5 Ремонтно-механический цех ---- 3 Кузнечный цех 1800 4 Главный корпус (6 кВ) Главный корпус (0,4 кВ) 2 Корпусно-котельный цех 3500 6 Компрессорная (6 кВ) Компрессорная (0,4 кВ) 2150 550 3 Такелажно-парусный цех 7900 5 Сухой док 1900 3 Заводоуправление 280 2 Механический док 1900 2 Кислородная станция (6 кВ) Кислородная станция (0,4 кВ) 1300 350 6 Плавающий док 3500 5 Лесосушилка Освещение цехов и территории завода 470 определить по площади 1 5. Ведомость электрических нагрузок РМЦ № ЭП Наименование участка цеха и индивидуальных электроприемников Руст, кВт Количество 1. Механическое отделение. 1 Токарно-винторезный станок 4,6 2 2 Токарно-револьверный станок 5,5 1 3 Фрезерный станок 3,5 1 4 Шлифовальный станок 10,2 1 5 Сверлильный станок 6,9 1 6 Универсальный заточный станок 1,25 1 7 Кран-балка электрическая 4,85 1 8 Вентилятор 7,0 1 2. Заготовительное отделение 9 Отрезной станок 1,9 1 10 Трубоотрезной станок 2,8 1 11 Станок трубогибочный 7,0 1 12 Вентилятор 4,5 1 3. Сварочное отделение 13 Машина эл.сварочная точечная 75 кВА 1 14 Машина эл.сварочная шовная 25 кВА 1 15 Трансформатор сварочный 16 кВА 1 16 Вентилятор 10 1 4. Кузнечное отделение 17 Горно-коксовое 0,8 1 18 Вентилятор дутьевой 1,2 1 19 Вентилятор вытяжной 7,0 1 20 Кран-балка электрическая 4,85 1 5. Термическое отделение 21 Печь муфельная 2,2 1 22 Высокочастотная установка 25 1 23 Вентилятор 7,0 1 6. Эл.ремонтное отделение 24 Намоточный станок 2,8 1 25 Токарный станок 4,5 1 26 Сверлильный станок ,6 1 27 Таль электрическая 0,85 1 28 Сушильный шкаф 6,0 1 29 Полуавтомат для намотки катушек 1,0 1 6. Определение электрических нагрузок РМЦ Расчетную нагрузку по РМЦ будем определять методом упорядоченных диаграмм. Согласно этого метода все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми коэффициентами использования kи и коэффициентами мощности cosj (tgj), затем для каждой подгруппы находят расчетный максимум по формулам: (1) (2) где kиi –коэффициент использования; kмi- коэффициент максимума [ ] табл.2.2. Затем расчетные мощности, как активные, так и реактивные суммируются и получается максимальная нагрузка по РМЦ. Точность определения расчетных нагрузок тем выше, чем больше число подгрупп. Сформируем подгруппы из электроприемников по одинаковым коэффициентам мощности и коэффициентам использования. Данные приведены в табл.3 Табл. 3. № ЭП Наименование оборудования Руст, кВт Ки cos 1 Группа 1. Токарно-винторезный станок 4,6 0,14 0,4 2. Сверлильный станок 6,9 3. Универсальный заточный станок 1,25 4. Намоточный станок 2,8 5. Сверлильный станок 0,6 6. Полуавтомат для намотки катушек 1,0 7. Токарно-винторезный станок 4,6 2 Группа 8. Токарно-револьверный станок 5,5 0,14 0,5 9. Фрезерный станок 3,5 10. Токарный станок 4,5 11. Таль электрическая 0,85 3 Группа 12. Кран-балка электричесекая 3,06 0,2 0,5 13. Отрезной станок 1,9 14. Тельфер 0,85 15. Кран-балка электрическая 3,06 16. Горно-коксовое 0,8 4 Группа 17. Трубоотрезной станок 2,8 0,2 0,65 18. Станок труботочильный 7,0 5 Группа 19. Машина эл.сварочная точечная 37,64 0,35 0,6 20. Машина эл.сварочная шовная 12,55 6 Группа 21. Трансформатор сварочный 4,65 0,35 0,65 7 Группа 22. Вентилятор 7,0 0,8 0,8 23. Вентилятор 4,5 24. Вентилятор 10,0 25. Вентилятор дутьевой 1,2 26. Вентилятор вытяжной 7,0 27. Вентилятор 7,0 28. Вентилятор 7,0 8 Группа 29. Печь муфельная 2,2 0,8 0,95 30. Сушильный шкаф 6,0 9 Группа 31. Высокочастотная установка 25 0,8 0,4 Полный расчет приводится только для одной подгруппы (первой) для остальных полученные величины сведены табл. 4 Необходимо также учесть что для сварочных аппаратов и подъемных машин расчетные нагрузки считаются через продолжительность включения. Для подъемного оборудования ПВ = 0,4 Для сварочных аппаратов ПВ = 0,7 Для примера рассмотрим расчет для первой подгруппы. Параметры этих электроприемников cosj = 0.4, kИ = 0,14; кВт (3) Найдем эффективное количество электроприемников. (4) Округляем до меньшего ближайшего целого числа и принимаем эффективное число электроприемников равным 4. Таким образом, получаем, что расчетная нагрузка имеет следующую величину: кВт (5) кВар (6) Где определяется по формуле: (7) Результаты расчетов сведены в табл.4. Для расчета мощности по РМЦ в целом найдем средневзвешенные коэффициенты и . (8) (9) № П/г Наименование станка Рn ,кВт n kи nэ km Рр ,кВт Qр ,кВт 1. Токарно-винторезный 4,6 2 0,4/2,3 0,14 4 2,35 10,5 4,62 Шлифовальный 10,2 1 Сверлильный 6,9 1 Универсальн. заточный 1,25 1 Намоточный 2,8 1 Сверлильный 0,6 1 Полуавтомат для н.к. 1,0 1 2. Токарно-револьверный 5,5 1 0,5/1,7 0,14 3 2,89 5,8 3,19 Фрезерный 3,5 1 Токарный 4,5 1 Таль электрическая 0,85 1 3. Кран-балка 3,06 2 0,5/1,7 0,2 3 2,31 4,46 2,45 Отрезной 1,9 1 Тельфер 0,85 1 Горно-коксовое 0,8 1 4. Трубоотрезной 2,8 1 0,65/1,2 0,2 1 4 7,84 5,6 Труботочильный 7,0 1 5. Машина св. точечная 37,64 1 0,6/1,33 0,35 1 2 35,13 23,18 Машина св. шовная 12,55 1 6. Трансформатор св. 4,65 1 0,65/1,2 0,35 1 2 3,25 2,32 7. Вентилятор 7,0 3 0,8/0,75 0,8 6 1 34,96 30,76 Вентилятор 4,5 1 Вентилятор 10,0 1 Вентилятор дутьевой 1,2 1 Вентилятор вытяжной 7,0 1 8. Печь муфельная 2,2 1 0,95/0,3 0,8 1 1 6,56 6,85 Шкаф сушильный 6,0 1 9. Высокочаст. установка 25 1 0,4/2,3 0,8 1 1 20 8,8 (10) Тогда Расчетная активная и реактивная мощность по РМЦ в целом: кВт (11) где - коэффициент максимума [ ] табл.2.2. кВар (12) 7. Определение расчетной нагрузки по заводу в целом Расчетный максимум остальных цехов определяется по коэффициенту спроса, взятого по справочным данным. Определение (13) По этим аналитическим выражениям определяют максимум силовой нагрузки цехов. Также необходимо учесть нагрузку искусственного освещения. Эта нагрузка как правило определяется по удельной плотности s Вт/м2 площади цеха (или территории предприятия). Определение расчетной нагрузки рассмотрим на примере ремонтно-механического цеха. Параметры цеха: РРРМЦ = 41,33 кВт; cosf = 0,62; tgf = 1,26; kc = 0,23 № Наименование цеха Рн, кВт Кс , кВт ,кВар 1. Литейный цех 5700 0,8/0,75 0,8 4560 3420 2. РМЦ 41,33 0,62/1,26 0,23 9,5 11,97 3. Кузнечный цех 1800 0,8/0,75 0,85 1530 1147,5 4. Главный корпус (6кВ) Главный корпус (0,4кВ) 12100 1200 0,5/1,73 0,4/2,3 0,16 0,15 1936 180 3349,3 414 5. Корпусно-котельный цех 3500 0,8/0,75 0,8 2800 2100 6. Компрессорная (6кВ) Компрессорная (0,4кВ) 2150 550 -0,9/-0,48 0,8/0,75 0,8 0,85 1720 467,5 -825,6 350,6 7. Такелажно-парусный цех 7900 0,8/0,75 0,8 6320 4740 8. Сухой док 1900 0,9/0,48 0,8 1520 729,6 9. Заводоуправление 280 0,5/1,73 0,16 44,8 77,5 10. Механический док 1900 0,5/1,73 0,16 304 525,9 11. Кислородная станция (6кВ) Кислородная станция (0,4кВ) 1300 350 0,8/0,75 0,7/1,02 0,8 0,8 1040 280 780 285,6 12. Плавающий док 3500 0,5/1,73 0,16 560 968,8 13. Лесосушилка 470 0,9/0,48 0,8 376 180,5 кВт (14) кВар (15) Нагрузка искусственного освещения определяется по следующим расчетным формулам: , (16) где s0 – удельная плотность осветительной нагрузки на 1 м2 полной площади; Вт/м2 . Так как высота РМЦ h=3 м, то в качестве источников света цеха используем люминесцентные лампы, ; Вт/м2 kC 0 - коэффициент спроса освещения (справочная величина) [ ]. F- площадь цеха, м. кВт (17) кВар (18) Расчетный максимум цеха на напряжение 0,4 кВ с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторе определяется по формуле: (19) (20) При определении максимальной нагрузки по заводу в целом, необходимо учесть коэффициент разновременности максимумов , а также потери в цеховых трансформаторах, линиях распределительной сети и других элементах. Так как эти элементы еще не выбраны потери в трансформаторах цеховых подстанций и учитываем приближенно, по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В, т.е. кВт(21) кВар(22) где кВА(23) Мощность требуемая для освещения территории: кВт (24) (25) - коэффициент учитывающий потери на пускорегулирующею аппаратуру. - коэффициент спроса на освещение территории. кВар(26) Согласно формуле (19,20) расчетный максимум цеха равен: кВт(27) кВар(28) Результаты расчетов сведены в табл.6. Итого по заводу 24525,1 19668,6 33005,1 4. Главный корпус 1936 3349,3 3000 1949,6 3417,5 3934,5 6. Компрессорная 1720 -825,6 1800 1733,6 -757,3 1891,8 11. Кислородная станция 1040 780 2700 1053,6 848,2 1352,6 № № Наименование цеха , кВт , кВар , кВт , кВар , кВт , кВар , кВА 1. Литейный цех 4560 3420 1225 2,4 0,98 0,484 2,88 1,4 13,65 68,276 4576,5 3490,8 5755,8 2, Ремонтно-механический цех 9,5 11,97 975 1 2,34 1,13 580,5 350 677,8 3. Кузнечный цех 1530 1147,5 1800 0,98 4,23 2,04 1547,8 1217,8 1969,4 4. Главный корпус 180 414 3000 0,9 6,48 3,13 200,1 485,4 525,02 5. Корпусно-котельный 2800 2100 6600 0,98 15,52 7,51 2829 2175,7 3568,8 6. Компрессорная 467,5 350,6 1800 0,95 4,1 1,98 485,25 420,8 642,3 7. Такелажно-парусный цех 6320 4740 3000 0,95 6,84 3,31 6340,5 4811,6 7959,4 8. Сухой док 1520 729,6 5750 0,95 13,11 6,34 1546,7 814,2 1743,3 9. Заводоуправление 44,8 77,5 3675 0,9 7,9 3,84 66,35 149,6 163,6 10. Механический док 304 525,9 9680 0,95 22,07 10,68 339,72 604,8 693,6 11. Кислородная станция 280 285,6 2700 0,95 6,15 2,98 300 356,8 466,1 12. Плавающий док 560 968,8 1925 0,95 4,39 2,12 578,04 1040 1189,8 13. Лесосушилка 376 180,5 3600 0,95 8,21 3,97 397,86 252,7 471,3 В табл.6. нагрузка 6 кВ представлена отдельно. Так как у 6 кВ потребителей отсутствует нагрузка на освещение. Также необходимо заметить, что в компрессорной используются синхронные двигатели, которые имеют «опережающий» cosf, т.е. они выдают реактивную мощность в сеть и в расчетах принимаются со знаком «минус». Как было указано выше при определении максимальной нагрузки по заводу в целом, необходимо учесть коэффициент разновременности максимумов . кВт(29) кВар(30) Определим мощность компенсационных устройств, которые надо установить у потребителя и полную мощность, подведенную к шинам ППЭ. При реальном проектировании энергосистема задает экономически выгодную (близкую к оптимальной) величину реактивной мощности QЭ в часы максимальных нагрузок системы. кВар(31) кВар (32) кВА(33) 8. Определение центра электрических нагрузок Для построения картограммы нагрузок, как наглядной картины территориального расположения мощностей цехов, необходимы центры электрических нагрузок этих цехов. При реальном проектировании для нахождения ЦЕН возможно использование различных методов. Для учебного проекта принимаем, что ЦЭН каждого цеха находиться в центре тяжести фигуры плана цеха. Поэтому теоретически находят только ЦЭН завода, который необходим для ориентировочного определения места расположения ПГВ. На генеральном плане завода произвольным образом выбираются оси координат, а координаты ЦЭН определяются по следующим формулам: , (30) Далее строим картограмму электрических нагрузок. Картограмма строится из условия, что площади кругов в выбранном масштабе являются расчетными, полными нагрузками цехов: (31) где ri – радиус круга определяющего нагрузку цеха. PPi – расчетная нагрузка цеха. m – масштаб. Силовая нагрузка до и выше 1000 В изображается различными кругами. Осветительная нагрузка наносится в виде сектора круга рис.3. Для удобства результаты расчета сводим в табл.7. Табл.7. №