Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Федеральное агентство по образованию
Ф
ГОУ СПО «Чебоксарский электромеханический колледж»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Электроснабжение
КП.Т
3
0
7
.
10
.
М60.
ООПЗ
Студент
Ефимов. П
2010
Содержание
Введение…………………………………………………………………….стр.3 1. Краткая характеристика механического цеха……………………………стр.4 2. Разработка варианта схемы электроснабжения …………………………стр.5 3. Расчет электрических нагрузок, приближенный расчет электрического освещения………………………………………………...стр.7 3.1. Общие сведения……………………………………………………….стр.8 3.2. Исходные данные……………………………………………………..стр. 9 3.3. Расчет электрических загрузок………………………………………стр.10 3.4. Вывод………………………………………………………………….стр.12 3.5. Приближенный расчет электрического освещения………………...стр.13 4. Выбор местонахождения подстанции, числа и мощности трансформаторов……………………………………………...стр.18 4.1. Общие сведения……………………………………………………….стр.20 4.2. Выбор местонахождения подстанции, числа и мощности трансформаторов………………………………………..стр.21 4.3. Вывод…………………………………………………………………..стр.22 Введение
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и быт людей. Основное достоинство электрической энергии – относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования. Все возможное электрическое оборудование применяется в различных электрических системах и характеризуется номинальным напряжением. При номинальном напряжении установки работают в нормальном и экономичном режиме, это не столь малый фактор для производства. Если электроустановка работает в нормальном и экономичном режиме то это значительно увеличивает число и качество производимой продукции. На первой стадии развития электроэнергетика представляла собой совокупность отдельных электростанций, не связанных между собой. Каждая из электростанций через собственную сеть передавала электроэнергию потребителям. В дальнейшем стали создаваться электрические системы, в которых электрические станции соединялись электрическими сетями и включались на параллельную работу. Отдельные территориальные энергосистемы в свою очередь также объединялись, образуя в свою очередь долее крупные энергосистемы. Тенденция к образованию более крупных энергетических объединений проявлялась во многих европейских странах. Общее стремление к объединению систем вызвано огромным преимуществом по сравнению с отдельными станциями. Ещё бы, вить при создании объединенных энергетических систем можно уменьшить суммарную установленную нагрузку на электростанции. Это не мола важно в наше время. Сейчас с каждым днем, с развитием науки и техники неудержимо растет количество киловат потребляемой энергии. В связи с этим, с каждым годом, все больше и больше инвестиций вкладывается в развитие энергетики страны. А именно разрабатываются новые альтернативные источники электроэнергии, строятся новые электростанции, повышается качество электроэнергии, усовершенствуются способы передачи ее на расстояния. Механический цех серийного производства (МЦСП) предназначен для серийного выпуска продукции для завода тяжелого машиностроения. Он является вспомогательным звеном в цепи промышленного производства завода. Цех имеет станочное отделение, производственные, вспомогательные, бытовые и служебные помещения. ЭСН осуществляется от главной понижающей подстанции (ГПП) напряжением 6 и 10 кВ, расположенной на территории завода на расстоянии 1,2 км от цеха. От энергосистемы до ГПП – 12 км. Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха относятся к 1,2 и 3 категории надежности (ЭСН). Грунт в районе цеха – глина с температурой +10 о
С. Дополнительная нагрузка КПЦ в перспективе составит: Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 4 м каждая. Размеры участка А х В х Н = 48 х 32 х 8 м. Все вспомогательные помещения двухэтажные высотой 3,5 м. Перечень электрооборудования (ЭО) цеха МЦСП приведен в таблице 1.1 Мощность электропотребления указана для одного электроприемника. Расположение основного оборудования показано на плане. Таблица 1.1 Перечень ЭО Механического цеха серийного производства № на плане Наименование ЭО
Примечание 1…3 Карусельный фрезерный станок 10 4,5 Станок заточный 3,2 1 – фазный 6,7 Станок наждачный 1,6 1 – фазный 8 Вентилятор приточный 32 9 Вентилятор вытяжной 30 10 Продольно-строгальный станок 52,5 11,12 Плоско шлифовальный станок 24 13…15 Продольно-фрезерный станок 18,5 16…18 Резьбонарезной станок 5 19,20 Токарно-револьверный станок 22 21…28 Полуавтомат фрезерный 10,5 29,30 Зубофрезерный станок 19 31…34 Полуавтомат зубофрезерный 8,5 35 Кран мостовой 32кВА ПВ = 60% cosφ = 0,92 2 РАЗРАБОТКА ВАРИАНТА СХЕМЫЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
1. Близкие по территории электроприемники (ЭП) необходимо отнести к одному распределительному пункту (РП). 2. Количество ЭП на один РП должно быть от 6 до 12. 3. Максимальный расчетный ток ( 4. ЭП мощностью, более 100 кВт подключаются непосредственно к распределительному устройству (РУ) – 0,4 кВ. 5. Для двухтрансформаторной подстанции распределение РП должно быть равномерным на каждую секцию, допускается отличие не более, чем на 10%. быть ЭП низкого напряжения, это ЭП высокого напряжения 6…10 кВ, они питаются по своим трансформаторам, подключенным к РУ – 6…10 кВ. По условию, даны потребители электроэнергии, которые имеют вторую и третью категорию надежности электроснабжения (ЭСН). К первой категории относятся ЭП, нарушение электроснабжение которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, массовый брак продукции. Ко второй категории относят ЭП, нарушение электроснабжение которых не должна превышать полутора часов, необходимых для включения резерва. К третьей категории относят ЭП, для которых допустимы перерывы в электроснабжении на время ремонта не более суток. Согласно условию, выбирается цеховая радиальная схемуа ЭСН с РП первой категории, представленная на рисунке 2.1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Значение электрических нагрузок необходимо для выбора и проверки проводников и трансформаторов по пропускной способности и экономической плотности тока, а также для расчета потерь и отклонений напряжений, колебания напряжения, выбора защиты, и компенсирующих устройств. Электрическая нагрузка рассчитывается методом упорядоченных диаграмм. Электроприемники (ЭП) имеют либо постоянный график нагрузки (группа Б), либо переменный график нагрузки (группа А). Отнесение данного i-го ЭП к группе А или группе Б производится по его коэффициенту использования (
С учетом групп А и Б определяется расчетная активная ( Далее определяется эффективное число ЭП ( (3.1)
где m - количество групп ЭП; Коэффициент максимума по активной мощности ( После определения расчетной мощности При подготовке исходных данных к расчету на компьютере все ЭП объекта делятся на группы однотипных ЭП. Каждой группе присваивается номер от 1 до 100. В группу входят ЭП, которые имеют одинаковые номинальные мощности Таблица 3.2 Исходные данные РП 1 Тип установки
1 Кран мостовой 1 32кВА 0,50 0,10 2 Карусельно фрезерный ста нок 3 10,0 0,60 0,16 3 Станок заточный 2 9,60 0,50 0,14 4 Станок наждачный 2 4,80 0,65 0,17 5 Вентилятор приточный 1 32,0 0,80 0,65 6 Вентилятор вытяжной 1 30,0 0,80 0,65 7 Продольно-строгальный станок 1 52,5 0,65 0,17 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК РП1
Определяем общее количество ЭП РП 1 (n): (3.3)
где m – количество групп ЭП, m=2, таблица 3.2
По коэффициенту использования
Распределение ЭП по группам приведено в таблице 3.4 Таблица 3.4 Распределение ЭП РП 1 Тип установки Группа
шт
Кран мостовой А 1 16 0,50 1,730 0,10 Карусельно фрезерныйста нок А 3 10,0 0,60 1,330 0,16 Станок заточный А 2 9,60 0,50 1,730 0,14 Станок наждачный А 2 4,80 0,65 1,169 0,17 Вентилятор приточный А 1 32,0 0,80 0,750 0,65 Вентилятор вытяжной А 1 30,0 0,80 0,750 0,65 Продольно-строгальный станок А 1 52,5 0,65 1,169 0,17 Расчет номинальной активной мощности для мостового крана расчитывается по формуле:
Номинальная активная мощность ЭП группы А ( (3.5)
Номинальная реактивная мощность ЭП ( (3.6)
(3.7)
(3.8)
Определим эффективное число ЭП (
Коэффициент использования ( (3.9)
Коэффициент максимума РП 1 по активной мощности (
Коэффициент максимума по реактивной мощности определяем исходя из следующего условия:
если
если Исходя из указанных условий, следует, Определяем расчетную активную мощность ( (3.10)
Определяем расчетную реактивную мощность (
Определяем средний коэффициент мощности РП 1 ( (3.11)
Определяем полную расчетную мощность РП 1 ( (3.12)
Определяем расчетный ток ( (3.13)
Правильность ручного расчета подтверждаться совпадением результатов с результатами, полученными в распечатке на с. 16. ВЫВОД
Сводная ведомость нагрузок (по всем РП, ЭП и по цеху) представлена в таблице 3.14 Таблица 3.14 Сводная ведомость нагрузок Наименование ЭП Кол-во ЭП Рном
, кВт Qном
, квар nэ
Ки
Км
Км
1 cosφ Рс
, кВт Qс
, кВар Рр
, кВт Qр
, квар Sр
, кВА IР
, А 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Кран мостовой 1 24,48 42,860 3,065 0,10 0,50 2,478 4,2870 Карусельно фрезерный 3 10,00 39,900 0,30 0,16 0,60 4,800 6,3840 Станок заточный 2 9,600 33,216 5,98 0,14 0,50 2,688 4,6500 Станок наждачный 2 4,800 11,222 0,24 0,17 0,65 1,632 1,9070 Вентилятор приточный 1 32,00 24,000 0,50 0,65 0,80 20,80 15,600 Вентилятор вытяжной 1 30,00 22,500 0,50 0,65 0,80 19,50 14,625 Продольно-строгальный 1 52,50 61,372 1,36 0,17 0,65 8,925 10,433 Итого по РП 1
11 198,08 235,279 6,736 0,307 1,806 1,1 0,724 60,823 57,915 114,5 107,879 157,316 0,23902 Продольно-фрезерный станок 3 18,5 64,879 0,33 0,17 0,65 9,435 11,029 Резьбонарезной станок 3 5,00 17,535 0,33 0,17 0,65 2,550 2,9809 Полуавтомат зубофрезерный 4 8,50 39,746 0,25 0,17 0,65 5,780 6,7568 Зубофрезерный станок 2 19,0 44,422 0,50 0,17 0,65 6,460 7,5510 Итого по РП 2
12 142.5 166.601 9.611 0.17 2.029 1.1 0.65 24.225 28.322 56.5 66.056 86.923 0.13207 Плоско шлифовальный станок 2 24 56,112 0,50 0,17 0,65 8,16 9,5390 Токарно-револьверный станок 2 22 51,436 0,50 0,17 0,65 7,48 8,7440 Полуавтомат зубофрезерный 8 10,5 111,72 0,01 0,16 0,65 13,44 15,711 Итого по РП 3
12 176 219.56 10.318 0.165 2.001 1.0 0.626 29.08 36.205 70.0 81.839 107.692 0.16363 Итого по цеху
35 516.58 621.439 24.394 0.221 1.386 1.0 0.628 114.128 122.443 158.181 122.443 200.033 0.30393 Установленная мощность осветительной нагрузки предприятий определяется на основании светотехнических расчетов и представляет собой сумму мощностей всех ламп данной установки. Установленная мощность всегда бывает больше средней, т. е. действительно затрачиваемой, т. к. в зависимости от характера производства и назначения помещений часть ламп по разным причинам обычно не включена. Поэтому для получения средней мощности вводят поправочный коэффициент, называемый коэффициентом спроса освещения ( При расчетах принимается освещенность Е = 300 лк. Определим номинальную активную мощность освещения ( (3.15)
Определим среднюю активную мощность освещения ( (3.16)
где помещений.
Определим среднюю реактивную мощность освещения ( (3.17)
где PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК Нагpузки измеpяются в кВт , кваp , кВА , кА . ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Объект pасчета – РП 1 Номинальное напpяжение = 0.38 кВ ---------------------------------------------------------- Номеp Количество Pном Коэффициент Коэффициент гpуппы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования ---------------------------------------------------------- 1 1 24.78 0.500 0.100 2 3 10.00 0.600 0.160 3 2 9.60 0.500 0.140 4 2 4.80 0.650 0.170 5 1 32.00 0.800 0.650 6 1 30.00 0.800 0.650 7 1 52.50 0.650 0.170 PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА Все ЭП с пеpеменным гpафиком нагpузки (гpуппа А) Активная мощность тpех наибольших ЭП 114.500 Всего по объекту : Количество электpопpиемников N 11 Номинальная активная мощность Pном 198.080 Номинальная pеактивная мощность Qном 235.279 Эффективное число ЭП Nэ 6.736 Коэффициент использования Kи 0.307 Коэффициент максимума Kм 1.806 Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.100 Сpедняя активная мощность Pc 60.823 Сpедняя pеактивная мощность Qc 57.915 Сpедний коэффициент мощности COS 0.724 Pасчетная активная мощность Pp 114.500 Pасчетная pеактивная мощность Qp 107.879 Полная pасчетная мощность Sp 157.316 Pасчетный ток Ip 0.23902 __________________________________________________________ PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Объект pасчета – РП 2 Номинальное напpяжение = 0.38 кВ ---------------------------------------------------------- Номеp Количество Pном Коэффициент Коэффициент гpуппы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования ---------------------------------------------------------- 1 3 18.50 0.650 0.170 2 3 5.00 0.650 0.170 3 4 8.50 0.650 0.170 4 2 19.00 0.650 0.170 PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА Все ЭП с пеpеменным гpафиком нагpузки (гpуппа А) Активная мощность тpех наибольших ЭП 56.500 Всего по объекту : Количество электpопpиемников N 12 Номинальная активная мощность Pном 142.500 Номинальная pеактивная мощность Qном 166.601 Эффективное число ЭП Nэ 9.611 Коэффициент использования Kи 0.170 Коэффициент максимума Kм 2.029 Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.100 Сpедняя активная мощность Pc 24.225 Сpедняя pеактивная мощность Qc 28.322 Сpедний коэффициент мощности COS 0.650 Pасчетная активная мощность Pp 56.500 Pасчетная pеактивная мощность Qp 66.056 Полная pасчетная мощность Sp 86.923 Pасчетный ток Ip 0.13207 __________________________________________________________ PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК Нагpузки измеpяются в кВт , кваp , кВА , кА . ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Объект pасчета – РП 3 Номинальное напpяжение = 0.38 кВ ---------------------------------------------------------- Номеp Количество Pном Коэффициент Коэффициент гpуппы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования ---------------------------------------------------------- 1 2 24.00 0.650 0.170 2 2 22.00 0.650 0.170 3 8 10.50 0.600 0.160 PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА Активная мощность тpех наибольших ЭП 70.000 Всего по объекту : Количество электpопpиемников N 12 Номинальная активная мощность Pном 176.000 Номинальная pеактивная мощность Qном 219.560 Эффективное число ЭП Nэ 10.318 Коэффициент использования Kи 0.165 Коэффициент максимума Kм 2.001 Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.000 Сpедняя активная мощность Pc 29.080 Сpедняя pеактивная мощность Qc 36.205 Сpедний коэффициент мощности COS 0.626 Pасчетная активная мощность Pp 70.000 Pасчетная pеактивная мощность Qp 81.839 Полная pасчетная мощность Sp 107.692 Pасчетный ток Ip 0.16363 __________________________________________________________ PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК Нагpузки измеpяются в кВт , кваp , кВА , кА . ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Объект pасчета - Цех Номинальное напpяжение = 0.38 кВ ---------------------------------------------------------- Номеp Количество Pном Коэффициент Коэффициент гpуппы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования ---------------------------------------------------------- 1 3 10.00 0.600 0.160 2 2 9.60 0.500 0.140 3 2 4.80 0.650 0.170 4 1 32.00 0.800 0.650 5 1 30.00 0.800 0.650 6 1 52.50 0.650 0.170 8 3 18.50 0.650 0.170 9 3 5.00 0.650 0.170 10 2 22.00 0.650 0.170 11 8 10.50 0.600 0.160 12 2 19.00 0.650 0.170 13 4 8.50 0.650 0.170 14 1 24.78 0.500 0.100 PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА Все ЭП с пеpеменным гpафиком нагpузки (гpуппа А) Всего по объекту : Количество электpопpиемников N 35 Номинальная активная мощность Pном 516.580 Номинальная pеактивная мощность Qном 621.439 Эффективное число ЭП Nэ 24.394 Коэффициент использования Kи 0.221 Коэффициент максимума Kм 1.386 Коэффициент максимума pеактивный Kм1 1.000 Сpедняя активная мощность Pc 114.128 Сpедняя pеактивная мощность Qc 122.443 Сpедний коэффициент мощности COS 0.682 Pасчетная активная мощность Pp 158.181 Pасчетная pеактивная мощность Qp 122.443 Полная pасчетная мощность Sp 200.033 Pасчетный ток Ip 0.30393 __________________________________________________________ Общие сведения
От правильного размещения подстанций на территории промышленного предприятия, а так же от числа подстанций и мощности трансформаторов, установленных в каждой подстанции, зависят экономические показатели и надежность системы электроснабжения потребителей. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на потребительских подстанциях 6 … 10/0,4 кВ определяется величиной и характером электрических нагрузок, требуемой надежностью электроснабжения, территориальным размещением нагрузок и перспективным их изменением и выполняется при необходимости достаточного основания на основании технико-экономических расчетов. Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции (ТП). Однотрансформаторные подстанции ТП 6 … 10/0,4 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении, или при наличии складского резерва трансформаторов. Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одного или нескольких трансформаторных подстанций. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных ТП определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения. В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономической загрузки. Основным критерием выбора единичной мощности трансформаторов при технико-экономическом сравнении вариантов является, как и при выборе количества трансформаторов, минимум годовых приведенных затрат. Ориентировочно выбор единичной мощности трансформаторов выполняется по удельной плотности расчетной нагрузки ( (4.1.1)
где Для напряжения 380 В известны следующие данные: 1. При 2. При 3. При Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие того, что цены на электрооборудование и, в частности, на ТП меняются быстро. (4.1.2)
где N – число трансформаторов; таблице 2.5.1 [9]. Важное значение при выборе мощности трансформаторов имеет правильный учет их нагрузочной способности. Под нагрузочной способностью трансформатора понимается совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок из расчета теплового износа изоляции трансформатора. Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то при выборе можно необоснованно завысить их номинальную мощность, что экономически не целесообразно. с учетом рассмотренных выше обстоятельств без всякого ущерба для установленного ему срока службы (20…25 лет). На основании исследований различных режимов работы трансформаторов разработан ГОСТ 14209 – 85, регламентирующий допустимые систематические перегрузки и аварийные перегрузки силовых масляных трансформаторов общего назначения мощностью до 100 МВ*А включительно с видами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц и с учетом температуры охлаждения среды. Следует также отметить, что нагрузка трансформатора свыше его номинальной мощности допускается только при исправной и полностью включенной системе охлаждения трансформаторов. Так как выбор количества и мощности трансформаторов, в особенности потребительских подстанций 6 … 10/ 0,4 … 0,23 кВ, определяется часто в основном экономическим фактором, то существенным при этом является учет компенсации реактивной мощности в электрических сетях потребителя. Компенсируя реактивную мощность в сетях до 1000В, можно уменьшить количество ТП 10/0,4, их номинальную мощность. Особенно это существенно для промышленных потребителей, в сетях до 1000В, в которых приходится компенсировать значительные величины реактивных нагрузок. Существующая методика по компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий и предлагает выбор мощности компенсирующих устройств с одновременным выбором количества трансформаторов подстанций и их мощности. 1. Единичную мощность трансформаторов выбирать в соответствии с рекомендациями удельной плотности расчетной нагрузки и полной расчетной нагрузки объекта. 2. Выбор мощности трансформаторов должен осуществляется с учетом рекомендуемых коэффициентов загрузки и допустимых аварийных перегрузок трансформаторов. 3. При наличии типовых графиков нагрузки выбор следует вести в соответствии с ГОСТ 14209 – 85 с учетом компенсации реактивной мощности в сетях до 1000В. Исходные данные 1) Расчетная активная мощность 2) Расчетная реактивная мощность 3) Площадь цеха А, м2
(по плану). Выбор местонахождения подстанции, числа и мощности трансформаторов
Выбрать количество и мощность трансформатора цеховой ТП по следующим исходным данным: Определим удельную плотность нагрузки для ориентировочного выбора мощности цехового трансформатора по формуле (4.1.1):
Полная средняя мощность ( (4.1.3)
По средней мощности (261,664 кВ*А) и требуемому уровню надежности электроснабжения (вторая и третья категории ЭП), следует принять однотрансформаторную подстанцию с резервом. Определим номинальную мощность трансформатора по формуле (4.1.2):
где ВЫВОД
По таблице 5.1.1 [8] выбираем ближайшую стандартную мощность трансформатора. В данном случае выбираем
- номинальная мощность трансформатора
- номинальное высшее напряжение (ВН)
- номинальное низшее напряжение (НН)
- потери короткого замыкания
- напряжение короткого замыкания
- ток холостого хода
- Потери холостого хода
|