Дипломный проект ремонто-механического завода

Аннотация

В дипломном проекте разработана система электроснабжения ремонтно-механического завода. В проекте выполнен расчет электрических нагрузок с помощью программы RELNA, разработанной на кафедре электроснабжения промышленных предприятий. Была так же выбрана рациональная схема электроснабжения предприятия на основании технико-экономических показателей. Рассчитаны токи короткого замыкания и в соответствии с ними, выбраны электрические аппараты. Так же рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности при выборе трансформаторов. Описаны в данном проекте и необходимые требования охраны труда и техники безопасности при электроснабжении механического завода.

Углубленно разработана тема: «Исследование влияния отклонения напряжения на работу электрических приемников».

Введение

В стране с каждым годом увеличивается потребление электрической энергии (ЭЭ). Увеличение потребности в электрической энергии обуславливается не только ростом, но и качественными изменениями во всех отраслях народного хозяйства.

Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют около 70% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Система электроснабжения предприятий, состоящая из сетей напряжений до 1000 В и выше, трансформаторных и преобразовательных подстанций служит для обеспечения требований производства путем подачи электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества в виде переменного, однофазного или трехфазного, при различных частотах и напряжениях или постоянного тока.

Для современных предприятий характерна динамичность технологического процесса, связанная с непрерывным введением новых методов обработки, нового оборудования, его переналадки, а также непрерывного изменения и усовершенствования процесса.

Поэтому следует стремиться к созданию предприятия, обладающего достаточной гибкостью, которая позволяет с наименьшими потерями осуществить перестройку производства при изменении программы или модернизации выпускаемых изделий, внедрение новейших технологических процессов и современного оборудования, а также при автоматизации

производства. Основные задачи, решаемые при исследовании, проектировании электроснабжения промышленных предприятий заключается в оптимизации параметров путем правильного выбора напряжения, определении электрических нагрузок и требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и

мощности трансформаторных подстанций, преобразование тока и частоты, конструкции промышленных сетей, средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, симметрирование нагрузки и подавление высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надежности.

В системе цехового распределения электроэнергии широко используются комплектные распределительные устройства, комплектные подстанции, комплектные силовые и осветительные токопроводы. Это создает гибкую надежную систему распределения, давая большой экономический эффект.

Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения кроме указанных выше положений включает также рациональное решение по выбору способов автоматизации и диспетчеризации. При этом выбор рационального режима работы предприятия необходимо производить, оценивая экономическую эффективность работы всего предприятия в целом.

2 характеристика среды и категорийность потребителей по степени надежности электроснабжения

Все электрическое оборудование находится в производственном помещении, среда может характеризоваться как нормальная. В этом смысле все оборудование находится в благоприятных условиях. Исключение составляет кузнечный цех, а также литейная. Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) кузнечный и литейные цеха [8], можно отнести к жарким помещениям.

Согласно ПУЭ, с точки зрения бесперебойности электроснабжения, имеются три категории электрических приемников (ЭП):

- ЭП первой категории, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный материальный ущерб, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции или длительным расстройством сложного технологического процесса производства.

- ЭП второй категории, перерыв электроснабжения которых связан с существенным недовыпуском продукции, простоем людей, механизмов.

- ЭП третьей категории, приемники не подходящие под определения первой и второй категории, например, приемники второстепенных цехов, не определяющих технологический процесс основного производства.

На опытно-экспериментальном механическом заводе в основном расположены металлорежущие станки. По степени бесперебойности электроснабжения, завод относится к третьей категории, за исключением нескольких крупных цехов, где перерыв в питании недопустим по причине возможной порчи изделий, особенно при обработке крупных дорогостоящих деталей. Эти станки можно отнести ко второй категории.

Итак, с точки зрения надежности питания основное и вспомогательное оборудование механического завода относится ко второй и третьей категории.

4 выбор тока и напряжения

Выбор тока для систем электроснабжения связан с выбором оптимального типа электропривода постоянного или переменного тока. В электроустановках промышленных предприятий наибольшее применение находит трехфазный переменный ток с частотой f=50 Гц.

Найти величину рационального напряжения для системы промышленного предприятия означает определить тот уровень стандартного напряжения, при котором система имеет минимальные годовые расчетные затраты средств. Этим минимальным годовым затратам одновременно должны соответствовать и минимально возможные затраты материальных ценностей: количество цветного металла, оборудования, потерь электроэнергии и т.д.

Основными электрическими приемниками переменного тока на механическом заводе являются электродвигатели на напряжение 380 В переменного тока. Для питания этих электрических приемников напряжение 0,4 кВ является наиболее экономным. При этом значительно сокращается расход цветного металла по сравнению с напряжением 220 В, при одинаковой мощности электрического приемника токи в 0,3 раз меньше, чем в сети 220 В.

Напряжения 10 и 6 кВ широко используют на промышленных предприятиях - для питающих и распределительных сетей; на крупных предприятиях – на второй и последующих ступенях распределения электроэнергии.

Напряжение 10 кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают приемники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки предприятия питается от заводской ТЭЦ, где установлены генераторы напряжением 6 кВ.

Итак, выбираем напряжение внутризаводской распределительной сети

равное 10 кВ.

Выбор напряжения для осветительных установок связан с выбором системы питания силовых и осветительных потребителей от общих или раздельных трансформаторов. С учётом запрещения применения напряжения 220/127 В для предприятий возможен вариант 380/220 В, совместное питание силовых и осветительных приемников от общих трансформаторов.

При совмещении питания от общих трансформаторов имеются отрицательные факторы. Для освещения допускается величина колебаний напряжения не более 1,5 % при частоте колебаний напряжения не более 10 раз в час, а значит, потребителей освещения необходимо присоединить к тем секциям шин, где нет потребителей ударной нагрузки.

Для питания силовых потребителей механического завода выбираем напряжение 380 В. Для питания осветительных установок предусматриваем применение напряжения не выше 250 В относительно земли, поэтому возникает вопрос необходимости глухого заземления нейтрали 380/220 В. В этом случае всякое однофазное замыкание на землю приводит к отключению одной фазы или всех трех фаз.

5 выбор места установки цеховых трансформаторных подстанций

Внутрицеховые подстанции могут размещаться на первом и втором этажах, в основных и вспомогательных помещениях производства, которые отнесены по противопожарным требованиям к помещениям категории I или II степени огнестойкости, как в открытых так и в отдельных помещениях [1].

Выбор типа и места подстанции, их числа и мощности, а так же напряжения питающих и распределительных сетей производится в следующей последовательности:

- на схематический генеральный план производства наносят нагрузки отдельных объектов или участков цеха с подразделением по напряжению, рода тока и очередности ввода в эксплуатацию;

- нагрузки обозначают в виде кругов с радиусами, соответствующими нагрузкам в определенном масштабе с нанесением внутри них цифровый значений нагрузок;

- выявляют сосредоточенные нагрузки и определяют центры групп распределительных нагрузок;

- предварительно намечают места расположения подстанций;

- производят распределение нагрузок между ними с учетом тяготеющих к ним разбросанных нагрузок или же намечают для последних отдельные подстанции [9].

Нельзя размещать под помещениями с мокрым технологическим процессом, под душевыми, уборными, а когда это неизбежно, то нужно делать гидроизоляцию перекрытий подстанций.

Рекомендуется размещать внутрицеховые подстанции преимущественно у колонн или около каких-либо постоянных цеховых помещений с таким расчетом, чтобы не занимать подкрановых путей. При вынужденном размещении подстанций вблизи путей внутрицехового транспорта или крановых путей, тельферов и других подъемно-транспортных механизмов

необходимо применять меры для их защиты от случайных повреждений путем устройства световой сигнализации, отбойных тумб и других мероприятий. Внутрицеховые подстанции рекомендуется размещать в мертвой зоне работы кранов и других подъемных механизмов.

Особое внимание следует обратить на экономичность сооружения и монтажа подстанций, согласовав с требуемой степенью надежности электроснабжения для данного производства. Должны предусматриваться индустриальные методы сооружения и монтажа подстанций с применением крупноблочных устройств и монтажных узлов, заранее изготовляемых в приобъектных мастерских, электромонтажных организациях и на заводах электропромышленности.

Не должно быть излишеств в схемной и конструктивной части, необоснованного применения дорогостоящей автоматики.

При выполнении строительной части подстанций и других электротехнических помещений, применяются облегченные индустриальные конструкции. Они заранее изготавливаются вне монтажной зоны и собираются на месте.

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) в нашем случае располагаются внутри производственных помещений и пристраиваются к стенам в соответствии с размещением необходимого электрооборудования и с учетом перемещения внутризаводского транспорта.

9.1 Общие сведения о коротких замыканиях

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания в сети или в элементах электрооборудования, вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов короткого замыкания, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо определить токи короткого замыкания и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов короткого замыкания.

В трехфазной сети различают следующие виды короткого замыкания: трехфазные, двухфазные, однофазные и однофазные на землю.

Расчетным видом короткого замыкания для выбора и проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное короткое замыкание. Расчет токов короткого замыкания с учетом действительных характеристик и действительных режимов работы всех элементов системы электроснабжения сложен. Поэтому для решения большинства практических задач вводят допущения, которые дают несущественные погрешности:

а) не учитывается сдвиг по фазе электродвижущей силы (ЭДС) различных источников питания, входящих в расчетную схему;

б) трехфазная сеть считается симметричной;

в) не учитываются токи нагрузки;

г) не учитываются емкости, а следовательно и емкостные токи в кабельных линиях;

д) не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и независимыми от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

е) не учитываются токи намагничивания трансформаторов.