Проектирование схемы электроснабжения насосной

курсовой 2.doc

Технологическая часть
1 Определение электрических нагрузок
1.1 Определение расчётных силовых нагрузок
1.2 Определение расчётных осветительных нагрузок
2 Проектирование систем внешнего электроснабжения
2.1 Выбор рационального напряжения
2.2 Компенсация реактивной мощности и мероприятия по повышению коэффициента мощности
2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов
2.4 Выбор сечения питающей линии
2.5 Выбор оборудования выше 1000В
3 Проектирование систем внутреннего электроснабжения
3.1 Выбор комплектных распределительных устройств
3.2 Расчет сети низкого напряжения
3.2.1 Выбор аппаратов защиты
3.2.2 Выбор проводников
Защитные меры электробезопасности
Список использованных источников
Развитие электрических сетей в условиях формирования и дальнейшего эффективного функционирования рынка электроэнергии должно учитывать факторы которые обусловлены стремительным научно-техническим прогрессом. Так в программах развития электроэнергетики до 2030 года важное место уделено вопросу энергетической безопасности при этом указаны задачи развития электроэнергетики. В числе этих задач следующие:
-обеспечение гарантии надежного энергоснабжения;
-повышение эффективности использования энергоресурсов;
-уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.
Одним из направлений работы по выполнению перечисленных задач являются инновационное проектирование электросетей в рамках которого реализуется:
-внедрение в схемах электроснабжения новых и передовых технических решений;
-применение в проектах строительства и реконструкции электросетей современных конструкторских разработок и материалов;
-применение современных методик расчетов.
Практическая реализация проектирования применительно к учебной задаче выполнена в рамках настоящего курсового проекта.
Учебной задачей является проектирование схемы электроснабжения насосной. Насосная - объект со значительным электропотреблением и высокими требованиями к надежности электроснабжения. Поэтому при проектировании должна быть решена задача минимизации потерь электроэнергии.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Насосная станция (НС) предназначена для откачки воды из вспомогательных сооружений. Она содержит машинный зал ремонтный участок агрегатную служебные бытовые и вспомогательные помещения.
НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по кабельной линии длиной 10 км. Потребители по надежности электроснабжения относятся к 1 и 3 категориям. Количество рабочих смен-3.
Основными потребителями являются 4 мощных насосных агрегата. Каркас здания сооружен из блок секций длиной 6 м каждый. Все помещения высотой 56 м.
Потребителями электроэнергии являются электроприемники установленные на проектируемой НС
Силовыми электроприемниками являются электроприборы станков насосных агрегатов вентиляционных установок подъемное оборудование осветительные установки системы автоматизации контроля сигнализации.
НС по обеспечению надёжности электроснабжения в целом относится к потребителям первой категории.
Электроприемники первой категории следующие: насосные агрегаты вакуумные насосы электродвигатели задвижек вентиляционные установки сети аварийного освещения.
Электроприёмники систем инженерного обеспечения общее внутреннее освещение относятся к потребителям третьей категории.
Для обеспечения нормальной работы оборудования НС проектом предусматривается создание для них систем бесперебойного питания электроэнергии в необходимом количестве и с нормируемым качеством. Степень бесперебойности электроснабжения для различных групп потребителей определяется их категорийностью.
Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электропотребителей первой категории перерыв электроснабжения при на рушении электроснабжения одного из источников питания может быть допущен на время автоматического восстановления питания.
Для электроприёмников третьей категории допускается перерыв в электроснабжении на время необходимое для ремонта или замены повреждённого элемента системы электроснабжения но не более чем на 24 часа.
Все электрооборудование на НС выбирается в соответствии с условиями среды в которой оно будет эксплуатироваться и классификацией объектов по взрывоопасности и пожароопасности.
Силовое электрооборудование а также аппараты защиты управления и сигнализации типы и конструкции питающих и распределительных сетей на НС выбирается на основании электрических нагрузок технологических осветительных и прочих установок.
Технические характеристики этого оборудования определяются его назначением условиями безопасности в эксплуатации надёжностью в работе удобством в обслуживании доступностью запасных частей необходимым резервом экономической целесообразностью опытом применения на аналогичных объектах.
Для электропитания электропотребителей НС установлены тупиковые трансформаторные подстанции.
Электродвигатели различных приводов на объектах НС поставляются комплектно с технологическим оборудованием и имеют соответствующие климатическое исполнение степени защиты от условий среды.
Все распределённые щиты установленные в подстанции и на
проектируемом объекте поставляются в шкафном исполнении со сборными шинами. Все шкафы имеют естественную вентиляцию.
Для предотвращения доступа к токоведущим частям находящимся под напряжением все распределительные устройства и шкафы оборудованы необходимыми защитами электрическими и механическими блокировками а также защитными кожухами.
В центрах управления двигателями в распределительных
устройствах разных ступеней напряжения а также для коммутационной аппаратуры установленной на силовом электрооборудовании технических объектов предусмотрены системы встроенной (интегрированной) защиты и управления.
Для подключения токоприемников НС запроектированы кабельные сети и электропроводки. Принятые для прокладки кабеля и провода выбираются по номинальным токам в соответствии с указаниями ПУЭ и.
Для внутреннего освещения помещений на объектах НС установлены светильники соответствующих видов.
Кроме общего освещения предусмотрено также устройство сети аварийного освещения.
1 Определение электрических
Результаты расчётов нагрузок являются исходными данными для всего последующего проектирования. Электрические нагрузки определяются на основании данных технологов приведенных в таблице 3.1.
№ оборудования по плану
Наименование токоприемника
Номинальные показатели токоприемника
Номинальная мощность кВт
Станок токарно-револьверный
Станок круглошлифовальный
расчётных силовых нагрузок
Для определения расчётных нагрузок используется метод коэффициента спроса:
где – активная мощность кВт;
- установленная или номинальная мощность кВт;
- коэффициент спроса в зависимости от вида производства по площадкам.
где - реактивная расчётная мощность квар
- коэффициент мощности.
где - полная расчётная мощность кВА;
- коэффициент разновременности= 09.
Расчет нагрузки для каждого узла питания производится методом коэффициента расчетной мощности:
- средняя мощность мощность кВт;
- коэффициент расчетной нагрузки.
расчётных осветительных
Осветительная нагрузка определяется методом коэффициента использования:
Определяется требуемая нормами освещенность Е лк. Выбор нормируемой освещенности осуществляется в зависимости от размера объекта различения контраста объекта с фоном и коэффициента отражения фона;
Определяется тип светильника;
Определяется индекс помещения:
где - индекс помещения;
-расстояние от светильника до рабочей поверхности;
-длина и ширина помещения.
Определяется по каталогам производителей светильников коэффициент использования светового потока.
Определяется требуемое число светильников:
где -освещенность Лк;
- коэффициент запаса;
U- коэффициент использования светового потока;
n-число ламп в светильнике;
Фn-световой поток лампы Лм.
Результаты расчётов седены в таблицу 3.2
2 Проектирование системы
внешнего электроснабжения
2.1 Выбор рационального
Номинальное напряжение влияет на техническо-экономические показатели и технические характеристики. При увеличении номинального напряжения уменьшаются потери мощности и энергии снижаются эксплутационные расходы но увеличиваются предельные мощности передаваемые по линиям и увеличиваются капитальные вложения на сооружение сети. Сеть меньшего номинального напряжения требует меньших капитальных затрат но увеличиваются эксплуатационные расходы за счёт увеличения потерь мощности и энергии. Поэтому целесообразно правильно выбирать номинальное напряжение. Целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов таких как: мощность нагрузки удаленность от источника питания от расположения потребителей относительно друг друга от выбранной конфигурации электрической сети и от способов регулирования напряжения.
Рациональное напряжение питающей линии приближенно определяется в зависимости от передаваемой мощности и длины питающих линий. Возможны приближенные методы расчета рационального напряжения по следующим формулам:
гдеS – полная расчетная мощность МВА
P – активная расчетная мощность МВт
l – длина питающей линии км
Принимается ближайшее по стандарту напряжение. Кроме того необходимо учитывать существующее напряжение возможных источников тока.
Принимается ближайшие по стандарту напряжение: 10 кВ.
Напряжение внутрицеховых сетей выбирается по условиям планировки цехового оборудования технологии: 400 В 230 В для питания силовых и осветительных приемников.
2.2 Компенсация реактивной
мощности и мероприятия по
повышению коэффициента
Активную мощность электрической сети получают от генераторов электрических станций которые являются единственным источником активной мощности. В отличие от активной мощности реактивная мощность может генерироваться не только генераторами но и компенсирующими устройствами – конденсаторами синхронными компенсаторами или статическими источниками реактивной мощности (ИРМ) которые можно установить на подстанциях электрической сети. При номинальной нагрузке генераторы вырабатывают лишь около 60% требуемой реактивной мощности 20% процентов генерируется в лини электропередач (ЛЭП) с напряжением выше 110 кВ 20% вырабатывают компенсирующие устройства расположенные на подстанциях или непосредственно у потребителя.
Компенсация реактивной мощности как всякое важное техническое мероприятие может применяться для нескольких различных целей. Во-первых компенсация реактивной мощности необходима по условию баланса реактивной мощности.
Во-вторых установка компенсирующих устройств (КУ) применяется для снижения потерь электроэнергии в сети. В-третьих компенсация устройства применяются для регулирования напряжения.
Во всех случаях при применении КУ необходимо учитывать ограничения техническими режимным требованиям:
)необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;
)располагаемой реактивной мощности на шинах её
)отклонение напряжения;
)пропускной способности электрических сетей.
Производим расчёт мощности:
где - активные потери мощности кВт;
- реактивные потери мощности квар;
Должно выполняться условие:
Если это условие не выполняется то расчёт мощности ведётся по формуле:
где - установленная мощность компенсирующих
Подставляем значения в формулы (3.11) (3.12) получаем
Условие (3.13) не выполняется следовательно расчёт ведётся по формуле (3.14).
Мощность реактивная которую необходимо скомпенсировать определяется по формуле:
где - директивный коэффициент при ;
- расчетный коэффициент при .
По таблице каталожным данным выбирается реактивная мощность установок близкая к . Принимается квар то есть шесть конденсаторных установок мощностью по 50 квар каждая.
Подставляя значение в (3.11) получается:
Проверяется по условию (3.7):
Условие выполняется (3.13) следовательно к установке принимаются выбранные конденсаторные установки PhaseCap HD для внутренней установки технические параметры которых представлены в таблице 3.3
Таблица 3.3 – Технические параметры конденсаторных установок.
2.3 Выбор числа и мощности
силовых трансформаторов
На предприятии есть потребители первой и третьей категории. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электропотребителей первой категории перерыв электроснабжения при на рушении электроснабжения одного из источников питания может быть допущен на время автоматического восстановления питания.
Электропитание потребителей третьей категории может предусматриваться от одного источника.
Мощность трансформаторов выбирается так чтобы один трансформатор мог обеспечить работу в аварийном режиме с допустимой длительной перегрузкой на 40% в течение не более пяти
суток каждые сутки по шесть часов исходя из нормальной загрузки на 70%.
где - расчётная полная мощность кВА;
- номинальная мощность трансформатора кВА
Выбранный трансформатор проверяется по загрузке в номинальном режиме:
Также проверяется по коэффициенту экономической нагрузки:
где - потери мощности на холостой ход кВт;
- потери мощности короткого замыкания кВт;
- коэффициент повышения потерь при передаче
реактивной мощности который зависит от
удаления ГПП от энергосистемы; ()
где - потери реактивной мощности на холостой ход квар;
- потери активной мощности при коротком замыкании
- ток холостого хода в процентах;
- напряжение короткого замыкания в процентах.
Условием правильной загрузки трансформаторов будет:
Производится проверка по перегрузочной способности трансформатора при аварийном отключении одного из них:
Так как на предприятии есть потребители первой категории то питание будет осуществляться от двух трансформаторов.
Выбираются ближайшие по стандарту трансформаторы типа ТДН-16000110. Технические данные которых приводятся в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Технические данные трансформаторов
Выбранный трансформатор проверяется по условию:
Условие (3.16) выполняется следовательно выбранный трансформатор по загрузке в номинальном режиме проходит.
Производится проверка перегрузочной способности:
условие 3.20 выполняется т.е проверка подтвердила правильность выбора трансформатора.
2.4 Выбор сечения питающей линии
Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии.
Найденное сечение округляется до ближайшего стандартного. Технические данные линий следующие:
-условия прокладки «в земле».
Расчетный ток линии А определяется как
где - мощность которая передается в нормальном или
послеаварийном режиме кВа
- номинальное напряжение сети кВ.
С учётом допустимой аварийной перегрузки кабелейА
По справочным материалам выбираем кабель марки СБШв – с медными жилами с защитным покровом из поливинилхлорида с броней из двухстальных лент с антикоррозионным защитным покровом в свинцовой оболочке. Технические данные выбранного кабеля приводятся в таблице 3.4. Принимается сечение жил трехжильного кабеля равным 16 мм2 (А).
Таблица 3.4 - Технические данные кабеля СБШв
Для обеспечения нормальных условий работы кабельных линий и правильной работы защищающих аппаратов выбранное сечение должно быть проверено по допустимой длительной нагрузке по нагреву по допустимой потере напряжения.
Проверка по допустимой токовой нагрузке по нагреву
производится оп условию:
где - расчетный ток для проверки кабелей по нагреву;
- фактическая допустимая нагрузка.
Проверка по допустимой потере напряжения производится по условию:
где - длинна питающей линии;
- удельное активное и реактивное сопротивление линии Омкм
2.5Выбор оборудования выше 1000 В
Для приема высокого напряжения трехфазного переменного тока преобразования в электроэнергию напряжением 04 кВ применены комплектные трансформаторные подстанции (КТП). КТП представляют собой однотрансформаторные подстанции тупикового типа наружной установки и выполняются с кабельными вводами и выводами. Конструкцией КТП предусмотрены: разрядники выключатели нагрузки предохранители сборные шины отходящие аппараты защиты.
Приняты КТП-100.4-97. Технические характеристики КТП приведены в таблице 3.5.
3 Проектирование систем
внутреннего электроснабжения
3.1 Выбор комплектных
распределительных устройств
КТП питают распределительные панели установленные в помещении электрощитовой. От распределительных панелей получают электроэнергию потребители НС. Для обеспечения требования автоматического восстановления питания при аварии на одном из вводов распределительные панели подключены через устройство аварийного включения резерва (АВР).
В качестве распределительных приняты панели ЩО-70 на номинальный ток 600 А. Выбор произведен по номинальным токам: 593 А для РП 1 и 494 А для РП2.
В качестве вводных и АВР панели приняты панели ЩО-70 на номинальный ток 1000 А. Выбор произведен по току аварийного режима.
Технические характеристики панелей ЩО-70 приведены в таблице 3.6.
К распределительным панелям подключаются силовые щиты. Силовые щиты являются щитами управления электродвигателей а также других потребителей. В качестве силовых щитов приняты ПР-11. Технические характеристики панелей ПР-11. приведены в таблице 3.7.
3.2 РАСЧЁТ СЕТИ НИЗКОГО
3.2.1 ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
Защите от перегрузки подлежат сети:
-внутри помещений проложенные открыто незащищенными изолированными проводниками и с горючей оболочкой;
-внутри помещений проложенные защищенными проводниками в трубах и.т.п.;
-осветительные в жилых общественных и торговых помещениях служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий вулючая сети для бытовых и переносных электроприемников а также в пожароопасных производственных помещениях;
-силовые в промышленных предприятиях в жилых и общественных зданиях когда по условиям технологического процесса или режима работы сти может возникнуть длительная перегрузка проводов и кабелей;
-всех видов во взрывоопасных наружных установках.
Т.е. для невзрыво и непожароопасных помещений насосной:
- коэффициент защиты .
Для двигателей применяются следующие виды защит:
-от перегрузки тепловые или максимальные реле с зависимой характеристикой ;
-от коротких замыканий автоматы с реле мгновенного действия.
Номинальный ток расцепителя выбирается по длительному расчетному току линии: .
Ток срабатывания отсечки электромагнитного или комбинированного расцепителя проверяется по максимальному кратковременному пиковому току линии .
Коэффициент К учитывает неточность в определении пикового тока и разброс характеристик электромагнитных расцепителей. Для автоматических выключателей номинальным током до 100 А кратность К следует принимать не менее 14 а для Автоматических выключателей с номинальным током более 100 А- не менее 125.
Пиковый ток одиночного электродвигателя равен его пусковому току.
Пиковый ток линии питающей группы электроприемников (не более трех) определяется из выражения:
где: -сумма номинальных токов двигателей группы;
-номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током;
К- кратность пускового тока двигателя имеющего наибольший пусковой ток.
Пиковый ток линии питающей группы электроприемников ( более трех) определяется из выражения:
где: Iр- расчетный ток линии;
Iб и К- номинальный ток и кратность пускового тока двигателя имеющего наибольший пусковой ток.
-сумма номинальных токов двигателей группы.
При выборе аппаратов защиты необходимо учитывать как приведенные требования так и то что тепловые реле для получения одинаковых температурных условий должны быть расположены в одинаковых помещениях с электродвигателями. Именно такие тепловые реле имеются в пусковых станциях поставляемых комплектно с оборудованием. Таким образом в качестве аппаратов защиты приняты:
-для линий с расчетными токами до 100 А автоматический выключатель серии A3000 с мгновенным электромагнитным расцепителем;
-для линий с расчетными токами более 100А автоматический выключатель ВА88-37 с мгновенным электромагнитным и тепловым расцепителем;
Результаты выбора и проверки сведены в таблицы 3.8 3.9
3.2.2 ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ
Распределительная сеть выполняется кабелем марки ВВГнг – в поливинилхлоридной оболочке не распространяющей горения для прокладки внутри помещений.
Сечения жил кабелей для напряжения до 1000 В выбираются по условию нагрева длительным расчётным током.
и по условию соответствия выбранному аппарату максимально токовой защиты
где - поправочный коэффициент на условия прокладки
- коэффициент защиты ;
- номинальный ток или ток срабатывания защитного
Выбранное сечение жил кабелей проверяется по условию падения напряжения:
где -удельное сопротивление проводника;
S- сечение жилы кабеля;
Обозначения оборудования
ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
Проектом предусмотрено выполнение защитных мер электробезопасности в полном объеме предусмотренном ПУЭ.
Для питания электропотребителей до 1000 В приняты четырех проводные сети переменного тока напряжением 400230 В с глухо-заземленной нейтралью.
Занулению подлежат металлические корпуса всех электрических машин трансформаторов аппаратов и светильников вторичные обмотки измерительных трансформаторов металлические корпуса и каркасы распределительных щитов шкафов управления кабельные конструкции.
В качестве заземляющих устройств применяются горизонтальные и глубинные заземлители. Горизонтальные прокладываются в траншее на глубине от 0.5 до 1м. Глубинные заземлители в виде вертикальных электродов установленных на глубину от 5 до 30 м исходя из обеспечения переходного сопротивления заземления не более значений регламентируемых ПЭЭП.
На всех протяженных металлических конструкциях и между параллельно проложенными металлическими трубопроводами при их сближениях на расстояние не менее 10 см устраиваются металлические перемычки.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным или подземным коммуникациям осуществляется присоединением их на вводе в здание к главной заземляющей шине.
Защита силовых трансформаторов на стороне ВН осуществляется предохранителями. Все распределительные устройства подстанций и остальные распределительные щиты от которых осуществляется питание электропотребителей укомплектованы всеми необходимыми видами защиты от перегрузок и коротких замыканий.
В курсовом проекте темой которого является электроснабжение насосной станции были рассмотрены следующие вопросы: характеристика электроприёмников расчет электрических нагрузок предприятия компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных установок выбор мощности силовых трансформаторов и внутризаводских подстанций выбор сечения питающей линии напряжением выше 1000 В и до 1000 выбрано оборудование; расчёт освещения здания.
Рассмотрены меры безопасности при обслуживании и ремонте электрооборудования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
Жуково Л.Н. и другие. Выбор и расчет принципиальной схемы электроснабжения технологического участка.
Правила устройства электроустановок.- Спб.: Издательство ДЕАН 2002.-928с.
Алиев И.И. Справочник по электротехники и электрооборудованию: Учеб. пособие для вузов.-2-е издание. доп.-М.: Высш.шк. 2000.-255с ил
Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий.- 3-е издание переработанный и доп.-М.: энергия 1976.-368с. ил
Кноринг Г.М. Осветительные установки. – Л.: энергоиздат 1981- 288с. ил.
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов – М.: Издательство “Мастерство” 2001. – 320с.: ил.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – Москва.: В.шк. 1990.-576с.
Пособие по курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов Под ред. В.М. Блок. – М.: В.шк. 1990.-383с.:ил.
Справочник по проектированию электроснабжения под ред. Ю.Г.Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат 1990.- 576с.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию -: В 2т. под ред. А.А.Федорова.-М.: Энергоатомиздат 1986.-568с.:ил.
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Уч. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат 1987.-368с.: ил.

Насосная.dwg

Монолитные участки стр. констр.
Труба стальн. или ПВХ негорюч. Dy=20мм
Закладная (пенопласт и др. мат.)
Помещение для персонала
Кабинет начальника смены
Арматура жб конструкций
Другие металлокострукции
Заземлители молниезащиты
Меркурий 230ART-03 PCIGN 5(7.5) A
Н3 ВВГнг 5х25 L=40м
Н2 ВВГнг 5х95 L=30м
Н3 ВВГнг 5х95 L=40м
Н8 ВВГнг 5х10 L=45м
электроосветительного
План расположения электросилового
ПЛАН РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОСИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПЛАН РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРООСВЕТИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ОДНОЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРОЧЕСКАЯ СХЕМА ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ
Однолинейная электрическая
Описание и характеристики КТП
Типовая однолинейная схема КТП
ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ КТП
ТИПОВАЯ ОДНОЛИНЕЙНАЯ СХЕМА КТП
W0.80ММ2 АВБбШв 4x185 L=290м пол:A
W0.80Sрм=325кВА cos=0.79 Is=494А dU=25.9В
W0.80Iдоп.xКп=(291x0.9)=261.9А