Проектирование электрической сети производственной геологической базы с автоматизацией котельной

02 План-проект.doc

Негосударственное образовательное учреждение
высшего образования
Направление: Электроэнергетика и электротехника
Профиль Электроснабжение
Форма обучения: Заочная
Выпускной квалификационной работы на тему «Проектирование электрической сети производственной геологической базы с автоматизацией котельной»
Цель работы: Разработка схемы электроснабжения производственной базы с автоматизацией котельной
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- Разработка схемы электроснабжения производственной базы
- Разработка электрического привода
- Разработка автоматизации котельной
- Технико-экономический расчет схемы электроснабжения
- Организация вопросов безопасности при проведении работ на объекте.
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ИМЕЮЩИХСЯ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1 Исходные данные для проектирования
2 Дополнительные данные для проектирования
3 Основные виды работ выполняемых предприятием
4 Схемы внешней и внутренней электрических сетей
ГЛАВА 2.ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БАЗЫ И АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЕЛЬНОЙ
1 Электропривод и расчет параметров и статических характеристик электродвигателей
2 Разработка планов силовой и осветительной сети
4 Расчёт электрических нагрузок
5 Выбор электрооборудования трансформаторных подстанций
6 Выбор токопроводов и коммутационных аппаратов
7 Расчет параметров линии в сети 6 и 04 кВ
8 Определение допустимой потери напряжения в сети до 1000 В
9 Выбор электрооборудования управления и защиты для установок до 1000 В
0 Проверка электрических сетей по условиям пуска и самозапуска электродвигателей
11 Расчет релейной защиты электрических сетей
12 Расчет заземляющих устройств
13 Принципиальная схема автоматизации котельной
14 Устройство автоматизированной системы управления котельной
15 Управление котельной и принцип регулирования
ГЛАВА 3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ
1 Расчет экономических показателей «Варианта 1»
2 Расчет экономических показателей «Варианта 2»
3 Расчет дисконтируемых затрат
4 Технико-экономические показатели проектов
5 Организация безопасности труда на предприятии
6 Безопасность жизнедеятельности в производственной среде
7 Пожарная безопасность
8 Электробезопасность
9 Охрана окружающей среды
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: В ходе выполнения ВКР будет разработан план электроснабжения производственной базы. Отдельное внимание при разработке электрической сети будет уделяться безопасности и экологичности производимых работ.
В работе будут определены расчетные нагрузки в сетях 6 и 04 кВ определены расчетные нагрузки на участках сети произведен выбор электрооборудования управления и защиты для установок будет произведена проверка электрических сетей по условиям пуска и самозапуска электродвигателей. Также внимание будет уделяться и релейной защите.
В ВКР будут отражены экономические расчеты принятого плана. Будет рассмотрено сравнение нескольких вариантов по экономическим показателям. Кроме этого для выбранного и утвержденного варианта будет рассчитаны основные технико-экономические показатели.

01 A1 Общий план.cdw

Все низковольтные кабельные линии выполнены
Все распределительные
устройства на территории базы типа
проводом марки АС-50
Все вводно распределительные
устройства на территории поселка типа
Воздушная линия электропередачи 10кВ смонтированна на стандартных деревянных опорах марки
П-1Ц-Д-С (из лиственницы зимней рубки)
проводом марки А-50 на изоляторах марки
ШФ10Г. Воздушная линия электропередачи 0
кВ смонтированна на стандартных железобетонных
опорах марки П-1Ц-ЖБ-С
проводом марки АС-508
на изоляторах марки НС18.
кВ на опорах смонтированна сеть уличного освещения конструкция навески
представленна на чертежах осветительной сети.
фидер №4 ГПП-1(ф.1-4)

02 A1 Наружное освещение поселка.cdw

Сеть уличного освещения по ул. Геологов
ул. Молодежной и ул. Оросительной
смонтированна совместно с ВЛ-0
светильниками марки ЖСУ17-250
конструкция навески представленна на чертеже. Сеть уличного освещения производственной
базы смонтированна на зданиях последней
светильниками марки РКУ28-400. Управление
уличным освещением осуществляется с помощью унифицированных шкафов ШУО9501--
40-IP20 предназначеных для управления сетями уличного освещениягородов и населенных
имеющих два режима освещения: вечерний и ночной. Шкаф включает в себя
выключатель автоматический ВА-16-26
счетчик активной энергии и реле времени 2РВМ-220.
Проводка на территории базы выполнена кабелем марки ВВГ3х2
крепление скобами по ленте. Проводка по улицам выполнена кабелем марки ВВГ5х2
креплением в протяжных коробках на опорах
кабель крепится между опор по тросу
стандартными металлическими скобами.
Сварка ручная дуговая
Светильник РКУ28-400-001-IP53 УХЛ4
Светильник ЖСУ17-250-001-IP53 УХЛ4
ШУО9501-1540-IP20-УХЛ4
Кронштейн. Труба 40х3
Ящик протяжной К655У2
Канат 5.9-Г-I-Н-1370
фидер №4 ГПП-1(ф.1-4)

06 A1 Автоматизация котельной.cdw

- датчик температуры отходящих газов; 2 - дымосос; 3 - датчик давления газа перед горелкой; 4 - охладитель выпара;
- датчик давления подачи воды; 6 - клапан большого горения; 7 - клапан малого горения; 8 - датчик давления газа на входе;
- датчик давления газа на входе магистрали; 10 - подводящая магистраль газа; 11 - микропроцессорное устройство утравления
AGAVA 6432.1; 12 - задвижка подогрева деаэратора; 13 - задвижка подогрева теплообменников подпитки; 14 - водогрейный котел
КВГМ-0.5; 15 - клапан запальника горелки; 16 - деаэратор; 17 - Фотодатчик пламени горелки; 18 - датчик разряжения; 19 - датчик
давления воздуха; 20 - МЭО конуса воздуха; 21 - вентилятор нагнетания; 22 - МЭО "воздух-2"; 23 - подающий трубопровод воздуха;
- охладитель деаэрированной воды; 25 - подогреватель химически очищенной воды; 26 - датчик давления холодной воды; 27 -
управляемая задвижка рециркуляционного насоса; 28 - рециркуляционный насос; 29 - подогреватель сырой воды; 30 - водоподгото-
вительная установка; 31 - бак - аккомулятор деаэрированной воды; 32 - глубинный насос; 33 - сетевой насос; 34 - датчик давления
сетевого насоса; 35 - датчик давления обратной магистрали теплоснабжения; 36 - датчик давления подачи в магистраль теплос-
набжения; 37 - датчик давления подпитки; 38 - подпиточный насос; 39 - задвижка подпитки; 40 - датчик температуры обратки;
- согласующее устройство датчиков темтературы; 43 - скважина; 44 - обратная магистраль; 45 - подающая линия
улицы "Геологов"; 46 - подающая линия "Молодежной" улицы; 48 -датчик температуры внешнего воздуха.
шкаф КИПиА agava 6432.1
Водогрейный котел КВГМ-0
регулирование - позиционное

07 A1 Экономика.cdw

Технико-экономические
Технико-экономические показатели проекта

04 A1 Однолинейная схема.cdw

Данные питающей сети.
Марка и сечение кабеля.
Номер кабеля по плану
Номер кабеля по плану.
НРП9-1 АВВГ3х16+1х10
НРП10-1 АВВГ3х185+1х95
НРП11-1 АВВГ3х25+1х16
НРП3-1 АВВГ3х120+1х70
НРП21-1 АВВГ3х35+1х16
НРП22-1 АВВГ3х35+1х16
Марка и сечение провода
НШУО4-1 АВВГ3х10+1х6
РП-1 тип ПР8503-2006У3
ПР-1 тип ПР8503-2007У3

03 A1 Электропривод.cdw

Чачтотно-регулируемый
Естественная характеристика двигателя
Для эдвигателя с самовентиляцией
Для эдвигателя с независимой вентиляцией
Механические характеристики привода
Функциональная схема

05 A1 Токи КЗ.cdw

ПР-1 тип ПР8503-2006У3
РП-3 тип ПР8503-2062У3
РП-10 тип ПР8503-2006У3
РП-1 тип ПР8503-2007У3

03 Титульный лист.docx

Негосударственное образовательное учреждение
высшего образования
Выпускная квалификационная работа на тему «Проектирование электрической сети производственной геологической базы с автоматизацией котельной»

06 Доклад на защиту.doc

Уважаемый председатель уважаемые члены государственной аттестационной комиссии!
В данном проекте рассмотрено электроснабжение производственной базы и поселка для специалистов геологоразведочной партии. Основной задачей является поиск месторождений полезных ископаемых детальная разведка существующих месторождений и геолого-инженерные исследования недр и т.д.
Производственная база геологоразведочной партии должна выполнять следующие функции: ремонт геологоразведочного оборудования ремонт вездеходной техники обработка материалов геологоразведки. Попутно база выполняет задачи: заготовка пиломатериала обработка облицовочного и поделочного камня ремонт автомобильного транспорта. На территории партии расположена котельная которая обеспечивает теплом базу и поселок. Поселок был специально построен для геологов трудящихся в этой партии
Производственная база подключена к общей энергосистеме 6кВ через понижающий трансформатор 400 кВА. В составе базы есть один электроприёмник второй категории электроснабжения (котельная) остальные объекты относятся к третей категории. В аварийном режиме котельная питается от дизель-генератора. Жилой поселок подключен к общей энергосистеме 6кВ через понижающий трансформатор 400 кВА.
Основой для выполнения проекта электроснабжения производственной базы и поселка являются планы силовой осветительной сети и электропроводок. Планы позволяют наглядно представлять расположение основных электроприемников величины нагрузок по отдельным районам производственной базы и расположение подстанций.
Планы силовой сети и сети освещения выполнены на ЛИСТЕ 1 и ЛИСТЕ 2 графической части. Принципиальные схемы электроснабжения производственной базы разделены на схемы сетей высокого напряжения (6 -10 кВ) и схемы сетей напряжением до 1000 В.
Энергосистема района питается от ГПП которая запитана от ОРУ со стороны 220 кВ по двум линиям (АС240) протяженностью 1285 км. От ГПП система питается через два трансформатора по 16 МВА со стороны 6 кВ подключено СБРУ. От СБРУ первая секция шин подключен фидер №4. От фидера №4 подключена ВЛ-6кВ (АС-70) общая длина (с ответвлениями) ВЛ-6кВ составляет 5965м. Производственная база запитана от ВЛ-6кВ через СКТП1 1-4-3400кВА поселок запитан от ВЛ-6кВ через СКТП2 1-4-4400кВА. Подстанции СКТП1 и СКТП2 подключены к ВЛ-6кВ с помощью двух кабельных линий (расчет произведен в разделе 3 данной работы). Высоковольтные кабели и сторона высокого напряжения в СКТП1 и СКТП2 относится и обслуживается энергоснабжающей организацией. На предприятии высоковольтных установок нет. Со стороны низкого напряжения в СКТП установлены шкафы учета электроэнергии. Учет электроэнергии ведется по одноставочному тарифу так как установленная мощность не превышает 750 кВА согласно предварительного плана объёмов отпуска.
На предприятии все оборудование питается от сетей с глухозаземленной нейтралью. (Электроустановки напряжением до 1кВ жилых общественных и промышленных зданий и наружных установок должны как правило получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN).
В разделе электропривод рассмотрен привод сетевого насоса котельной расположенной на территории базы отапливающей производственную базу и поселок.
Данный насос необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя в сети отопления.
В результате проведенных расчетов выбираем преобразователь «ЭРАТОН-М4»
Технические характеристики частотно-регулируемых электроприводов «ЭРАТОН-М4»
Коэффициент мощности основной гармоники cos =1
КПД при номинальной нагрузке не менее 098
Диапазон регулирования выходной частоты преобразователя Гц:
с постоянством момента 1 50 Гц;
с постоянством мощности 50 100 Гц Uвых = 0 380 В
Электропривод снабжён последовательным портом RS-485 Частотно-регулируемые электроприводы «ЭРАТОН-М4» предназначены для плавного изменения частоты вращения электродвигателей переменного тока входящих в состав общепромышленных и специальных машин и механизмов. Преобразователь обеспечивает плавный пуск механизма позволяет регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей вниз и вверх от номинальной. Возможно как ручное управление приводом так и автоматическое с поддержанием какого-либо технологического параметра (напора расхода уровня жидкости).
Принципиальное устройство преобразователя приведено на ЛИСТЕ 3.
На ЛИСТЕ 4 приведена однолинейная схема подключения всех потребителей произодственной базы.
Ддя выбора защитной аппаратуры питающих подстанций был произведен расчет токов короткого замыкания. Необходимые для расчета схемы замещения приведены на ЛИСТЕ 5 графической части. После расчета токов были выбрани защитные аппараты а также аппараты релейной защиты.
В проекте разрабатывается реконструкция производственно-отопительной котельной поселка которая использует в качестве топлива уголь. В котельной установлены два водогрейных жаротрубных угольных котла суммарной мощностью 800 кВт отапливаемая площадь приблизительно 15000 м3 теплоноситель – вода циркулирует в системе отопления за счет сетевого насоса подпитка системы осуществляется из скважины расположенной непосредственно под котельной вода из скважины аккумулируется в накопительной емкости объёмом 10м3. Для передачи тепла и воды в посёлок и базу смонтирован трубопровод суммарной протяженностью более 3 км. Для обеспечения электроэнергией котельная запитана от СКТП 1-4-3. Для хранения запаса угля в период отопительного сезона территория рядом с котельной оборудована под угольный склад.
Топливо – уголь подаётся к котлам и в топки котлов вручную разгрузка и доставка угля производится автомобильным транспортом с близлежащего угольного карьера. В общем счете котельная морально устарела ремонт и частичная механизация ощутимых результатов не принесут в связи с этим необходимо кардинальное изменение в устройстве данной котельной.
Установка автоматизированных газовых котлов решает многие вышеперечисленные проблемы и проанализировав все варианты я пришел к выводу: рассматривать именно этот вариант модернизации котельной.
Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке).
Автоматизация параметров дает значительные преимущества:
) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала т.е. повышение производительности его труда
) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала
) увеличивает точность поддержания параметров
) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования
) увеличивает экономичность работы котельной.
Автоматизация котельной включает в себя автоматическое регулирование дистанционное управление технологическую защиту теплотехнический контроль технологические блокировки и сигнализацию.
Для автоматизации котельной в проекте была применена микропроцессорная система AGAVA 6432.1 с газовыми котлами КВГМ-0.5 по 500 кВт каждый.
Система AGAVA 6432.1 предназначена для управления процессами:
-управления мощностью;
-защиты и проверки оборудования паровых и водогрейных котлов и печей работающих на газообразном и жидком топливе.
Принципиальная электрическая схема работы системы AGAVA 6432.1 приведена на ЛИСТЕ 6.
В экономической части предлагается замена угольных котлов на универсальные автоматизированные котлы марки КВГМ-05 что позволит автоматизировать котельную понизить затраты на содержание котельной облегчить труд рабочих и увеличить надёжность системы тепловодоснабжения. Автоматизация котельной и некоторое увеличение мощности дает возможность для расширения поселка и производственной базы.
Котлы КВГМ-05 и КВЖ-04 схожи по массогабаритным показателям поэтому для замены не требуется внесение изменений в общую конструкцию здания. Потребуется установка шкафа управления и системы датчиков и управляемых приводов. Остальное оборудование – насосной и котельной система теплоснабжения питание собственных нужд остается старым. Исходя из полученных результатов расчетов становиться очевидным что замена угольных котлов на современные автоматизированные газовые котлы принесет реальную выгоду в связи с уменьшением затрат на содержание котельной и уменьшением стоимости топлива.
Данные экономического расчета приведены на ЛИСТЕ 7.
Лицом ответственным за обеспечение охраны труда и техники безопасности в целом является главный инженер. В структурных подразделениях в соответствии со структурой предприятия такими лицами являются: главный геолог начальник бурового участка механик и энергетик. При выполнении собственно геологических и инженерно-геологических работ в местах производства работ лицами ответственными за состояние охраны труда и ТБ являются руководитель камеральной группы и начальник полевого отряда; при выполнении буровых работ – буровой мастер; горных работ – начальник горного отряда. Непосредственную ответственность за обеспечение охраны труда в гараже и механическом цехе несет механик предприятия а в котельной и электроцехе – энергетик.
Для всех категорий специалистов разработаны должностные инструкции где регламентируются их обязанности права и ответственность по охране труда. Для рабочих каждой специальности существуют инструкции по охране труда и технике безопасности разработанные на основе типовых.
Доклад окончен спасибо за внимание.

00 Лист-уведомление.docx

В данной выпускной квалификационной работе представлены расчеты по разработке схемы электроснабжения производственной базы с автоматизацией котельной. Работа представлена пояснительной запиской на 86 страницах машинописного текста включая 1 приложение и 7 листах графической части. При выполнении данного проекта было использовано 33 литературных источника.
В данной ВКР рассчитаны действующие силовые нагрузки рассмотрены варианты построения сети рассчитаны токи короткого замыкания и выбрано оборудование для защиты подстанций.
Данная ВКР выполнена самостоятельно.

04 ВКР.docx

Глава 1 Анализ имеющихся данных для проектирования6
1 Исходные данные для проектирования6
2 Дополнительные данные для проектирования7
3 Основные виды работ выполняемых предприятием8
4 Схемы внешней и внутренней электрических сетей9
Глава 2 Электроснабжение производственной базы и автоматизация котельной11
1 Электропривод и расчет параметров и статических характеристик электродвигателей11
2 Разработка планов силовой и осветительной сети22
3 Расчёт освещения26
4 Расчёт электрических нагрузок29
5 Выбор электрооборудования трансформаторных подстанций32
6 Выбор токопроводов и коммутационных аппаратов33
7 Расчет параметров линии в сети 6 кВ34
8 Определение допустимой потери напряжения в сети до 1000 В38
9 Выбор электрооборудования управления и защиты для установок до 1000 В39
0 Проверка электрических сетей по условиям пуска и самозапуска электродвигателей46
11 Расчет релейной защиты электрических сетей47
12 Расчет заземляющих устройств49
13 Принципиальная схема автоматизации котельной51
14 Устройство автоматизированной системы управления котельной53
15 Управление котельной и принцип регулирования56
Глава 3 Технико-экономическое обоснование и безопасность59
1 Расчет экономических показателей «Варианта 1»60
2 Расчет экономических показателей «Варианта 2»68
3 Расчет дисконтируемых затрат74
4 Технико-экономические показатели проектов75
5 Организация безопасности труда на предприятии76
6 Безопасность жизнедеятельности в производственной среде77
7 Пожарная безопасность79
8 Электробезопасность80
9 Охрана окружающей среды82
Список использованной литературы85
Актуальность работы состоит в необходимости разработки схемы электрической сети производственной геологической базы.
Практическая значимость работы состоит в разработке плана электроснабжения сети с автоматизацией электрических и тепловых процессов котельной а также определения экономической целесообразности данного проекта.
Объектом исследования является производственная база получающий питание от подстанции мощностью 400 кВА по сети 6 кВ.
Предметом исследования являются линии электроснабжения напряжением 04 и 6 кВ а также оборудование нескольких примыкающих подстанций.
Цель исследования – разработать проект электрической сети данного предприятия.
Таким образом для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:
)Проанализировать имеющиеся данные для проектирования;
)Рассчитать силовые нагрузки приходящиеся на электрическую сеть;
)Рассмотреть возможные варианты построения сети и выбрать наилучший исходя из экономических соображений;
)Выбрать и установить оборудование на подстанциях с разработкой необходимых защитных и коммутационных аппаратов;
)Разработать схему автоматизации тепловых и электрических процессов котельной;
)Произвести экономический расчет плана электрической сети;
)Рассмотреть вопросы касающиеся электробезопасности и экологичности при проведении работ.
Результатом данной работы должна являться разработанный план электрической сети проверка ее по условиям срабатывания защитных аппаратов и запуска электродвигателей разработка технико-экономического обоснования.
Глава 1 Анализ имеющихся данных для проектирования
1 Исходные данные для проектирования
Основными исходными данными для выполнения проекта электроснабжения цеха являются планы электрических сетей производственной базы и таблица электроприводов. Планы позволяют наглядно представить расположение основных электроприемников и трансформаторных подстанций. Общий план производственной базы приведен на рис. 1.1.
Рис. 1.1 – Общий план производственной базы
2 Дополнительные данные для проектирования
Необходимо рассмотреть заданные климатические условия. Климат района резко континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет 498 мм. Зима (ноябрь-март) очень холодная сухая с устойчивыми морозами. Температура января днем достигает –23-29о ночью опускается до –35о. Устойчивый снежный покров образуется в ноябре. Толщина снежного покрова достигает 10-15 м. До 2-3 дней в месяц бывает с метелью. Грунты промерзают на глубину до 1 м на открытых местах – до 2 м. Снег сходит в период с начала марта по конец апреля. Лето (июнь-август) короткое теплое засушливое в первой половине и влажное во второй. Температура воздуха в июле днем +23о +35о ночью +12о+18о. Во второй половине лета выпадает наибольшее количество осадков (более 55 % годовой суммы) в виде дождей ливневого характера с грозами.
Среднемесячные температуры воздуха
Абсолютно минимальная температура достигает – 477° С абсолютный максимум 396° С.
Первые заморозки отмечены в начале сентября последние – в начале июня. Средняя дата образования снежного покрова – начало ноября. Средняя дата схода снежного покрова – середина апреля. Наибольшая высота снежного покрова: на открытом участке – 025 м; на защитном – 08 м
Относительная влажность:
- Зимний период – 73%;
- Переходный период – 65%;
- Летний период – 52%.
Господствующее направление ветра – западное. Среднегодовая скорость ветра – 34 мсек. максимальная – 32 мсек. Число грозовых дней в году – 14.
Почвы лесные щебеночно-суглинистые и щебеночно-супесчаные. Толщина почвенного покрова от 5-10 см на склонах до 03-05 м в логах.
Ближайшими населенными пунктами являются поселки на расстоянии 5 км 23 км и город на расстоянии 49 км от базы.
Водопроницаемость четвертичных отложений зависит от гранулометрического состава и плотности характеризуется коэффициентами фильтрации от 05 мсут. для супесчаных грунтов до 160 мсут. для крупнозернистых разностей. Скальные породы неоднородны по степени водопроницаемости. Массив от кровли скалы до глубины порядка 40-50 м представлен в целом слабо- и водопроницаемыми (q=001-05 лмин.) от 40 до 100-110 м – слабопроницаемыми (q=01-007 лмин.) породами. С глубины 100-110 м преобладают практически водопроницаемые породы. Повышенная водопроницаемость отмечается также в полосе 0-5 м и в меньшей степени 5-10 м от тектонических зон II системы. Далее от смесителя водопроницаемость такая же как и в «среднем» массиве.
Экономически район развит слабо. Но непосредственной близости к району работ расположены камнеобрабатывающие предприятия и ряд мелких частных предприятий.
3 Основные виды работ выполняемых предприятием
Предприятие должно выполнять большой спектр различных работ. К основным видам деятельности относятся:
Инженерно-геодезические работы.
Инженерно-геологические исследования:
а) Комплексная инженерно-геологическая съемка М 1:5000;
б) Комплексная инженерно-геологическая съемка М 1:1000;
д) Лабораторные исследования;
ж) Документация керна скважин и изучение трещиноватости;
Гидрогеологические исследования:
а) Опытно-фильтрационные работы;
б) Наблюдения за уровнем подземных вод;
в) Режимные наблюдения;
г) Отбор проб воды на химанализы.
Дополнительные виды работ:
б) Обработка древесины;
в) Художественная обработка камня;
г) Изготовление изделий из камня;
д) Ремонт автомобильной техники;
е) Строительство автомобильных дорог в труднодоступных местах.
4 Схемы внешней и внутренней электрических сетей
Энергосистема района расположения предприятия в основном была смонтирована 30 – 35 лет назад в основном преобладают участки «временных» но ныне постоянных линий электропередач то же самое относится и к коммутирующим устройствам и к понизительным трансформаторам. В настоящее время энергоснабжающая организация занимается модернизацией энергосистемы района.
Электрическая сеть района питается от ГПП которая запитана от ОРУ со стороны 220 кВ по двум линиям с проводами марки АС240 протяженностью 1285 км. От ГПП система питается через два трансформатора по 16 МВА со стороны 6 кВ подключен фидер №4. От фидера №4 подключена ВЛ-6кВ (АС-70) общая длина (с ответвлениями) ВЛ-6кВ составляет 59 км. Производственная база запитана от ВЛ-6кВ через КТП1400кВА поселок запитан от ВЛ-6кВ через КТП2 400кВА. Подстанции КТП1 и КТП2 подключены к ВЛ-6кВ с помощью двух кабельных расчет которых необходимо произвести в данной работе. Высоковольтные кабели и сторона высокого напряжения в КТП1 и КТП2 относится и обслуживается энергоснабжающей организацией. На предприятии высоковольтных установок нет. Со стороны низкого напряжения в КТП установлены шкафы учета электроэнергии. Учет электроэнергии ведется по одноставочному тарифу согласно предварительного плана объёмов отпуска. План объёма отпуска электроэнергии предоставляется энергоснабжающей организации предварительно на год. В случае не соблюдения графика превышении или не доборе электроэнергии энергоснабжающая организация накладывает штрафы.
На предприятии все оборудование использует сеть с глухозаземленной нейтралью (Электроустановки напряжением до 1кВ жилых общественных и промышленных зданий и наружных установок должны как правило получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN) поскольку защита выполнена с помощью автоматических выключателей применяется система выравнивания потенциалов. Жилые дома в поселке оборудованы устройствами защитного отключения обеспечивающими обесточивание электроприемника при токе утечки равном 30мА.
Глава 2 Электроснабжение производственной базы и автоматизация котельной
1 Электропривод и расчет параметров и статистических характеристик электродвигателей
В данном разделе рассматривается электропривод сетевого насоса котельной расположенной на территории базы отапливающей производственную базу и поселок.
Данный насос необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя в сети отопления.
Основные требования к сетевому насосу:
-обеспечение постоянного давления в системе
-высокая надежность насоса в течение всего периода работы
-экономичность и экономические показатели (так как насос включен в работу постоянно)
-простота обслуживания и эксплуатации
-возможность резервирования насоса для проведения технического обслуживания
-электропривод должен соответствовать нормированной степени защиты оболочки от поражения электрическим током
-соблюдение экологических требований (уровень шума ограничение влияния электропривода на питающую сеть связанное с искажениями вызванными высшими гармониками тока).
Регулирование производительности турбомеханизмов возможно рядом способов:
Дросселированием в напорной магистрали.
Рециркуляцией (перепуском части потока с нагнетания на всасывание).
Изменением скорости вращения рабочего колеса.
Поворотом направляющих лопаток на входе рабочего колеса.
Изменением числа работающих агрегатов.
При регулировании подачи рециркуляцией часть жидкости подаётся на вход насоса тем самым изменяя характеристику магистрали для насоса (кривая 4). Развиваемая насосом мощность определится по формуле:
Рис. 2.1 – Сравнительные характеристики способов регулирования подачи
Потерям энергии будет соответствовать площадь QBAДQHB .
Исходя из исходных данных для нормальной работы котельной и обеспечения номинального давления в тепловой сети производственной базы и поселка необходима установка насоса с номинальной подачей в сеть Qн =100 м3час с напором Нн=30м. Нормированный Qн равен
Принимаем к установке насос К100-80-160 (К9035) имеющий следующие технические данные:
- объемная подача насоса Qн = 100 м3 час;
- частота вращения n=3000 обмин;
- напор создаваемый насосом Н = 32 м;
- высота всасывания Нвс= 5 м;
- механическая мощность N =15 кВт;
Необходимая мощность электродвигателя для привода насоса определяется по следующей формуле:
где: P - необходимая мощность двигателя насоса кВт;
kз - коэффициент запаса двигателя по мощности учитывающий неточности расчёта ( при Q> 100 м3ч kз = 115);
kp - коэффициент учитывающий мощность двигателей в регулируемых приводах (для регулируемого привода Кр =1);
Qн - oбьемная подача или производительность данного насоса м3час;
H - напор создаваемый данным насосом м;
g - ускорение свободного падения мс2 (g=981 мс2);
- плотность перекачиваемой жидкости.
Принимаем для привода насосов взрывозащищенные асинхронные обдуваемые электродвигатели с короткозамкнутым ротором типа АИМР160S2-IP-54 класс защиты IE
- частота питающей сети - fc= 50 Гц;
- номинальная мощность двигателя – Рном=15 кВт;
- синхронная частота вращения - nо=3000 обмин;
- номинальное скольжение – Sном=26%;
- коэффициент мощности - =088;
- коэффициент полезного действия = 895%;
- номинальный ток статора - Iном=316 А;
- кратность пускового тока - ;
- кратность пускового момента - ;
- кратность максимального момента - ;
- момент инерции ротора – j=0044 кг м2;
- активное сопротивление статора – r1=0337 Ом;
- номинальный режим работы двигателя – S1.
Механическую характеристику асинхронного двигателя построим на основании расчета его вращающих моментов задаваясь следующими значениями скольжения: 0; 0.01; Sном; 0.02; 0.04; 0.06; Sкр; 0.08; 0.1; 0.2; 03; 0.4; 06; 08; 10.
Определяем номинальное значение скорости:
Определяем номинальный вращающий момент двигателя:
где: - номинальная угловая скорость;
Рном = 15 кВт – номинальная мощность двигателя.
Находим пусковой момент электродвигателя:
Мп=λпускМном=2149046=102996 Н.м
Величины моментов электродвигателя для заданных значений скольжения рассчитываем на основании формулы Клосса:
где: - критическое скольжение.
Значение частоты вращения двигателя определяем из выражения:
Расчет величин моментов и скоростей для различных значений скольжения сводим в таблицу 2.1.
Расчетные величины моментов и скоростей
Характеристика построена на рис. 2.1.
Рис. 2.2 – Механическая характеристика
Возможность частотного регулирования скорости асинхронного двигателя - регулирование путем изменения частоты питающего напряжения - вытекает из того обстоятельства что скорость вращения электромагнитного поля статора пропорциональна частоте питающего напряжения
Следует также учесть что поскольку с изменением частоты питающего напряжения изменяется и величина потока двигателя Ф1
то в большинстве случаев одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо регулировать и его величину причем регулирование напряжения следует производить таким образом чтобы скольжение двигателя было минимальным.
Мощность скольжения выделяемая в цепи ротора расходуется на нагрев обмоток ротора.
Знак (+) соответствует двигательному режиму знак (-) — режиму рекуперативного торможения.
В действительности при малых значениях частоты (f103) падение напряжения на активном сопротивлении существенно снижает величину напряжения прикладываемого к контуру намагничивания.
Поэтому для того чтобы регулировать скорость двигателя сохраняя критический момент двигателя постоянным нужно величину напряжения уменьшать в меньшей степени чем уменьшается частота примерно в соотношении:
Такой способ регулирования напряжения называют «пропорциональное регулирование с Ir компенсацией».
Для пуска двигателя с максимальным моментом из уравнения
следует что на преобразователь необходимо при пуске подать напряжение U1=I1нr1=216*1205=26028 В.
Тогда при частотном регулировании (уменьшении частоты вниз от номинальной) критический момент сохраняется постоянным.
При частотном управлении в соответствии с общепринятыми допущениями которые обуславливают постоянство сопротивлений схемы замещения при данной частоте принята Т-образная схема замещения изображенная на рис. 2.3.
Рис. 2.2 – Т-образная схема замещения
Так как данные опытов холостого хода и короткого замыкания неизвестны то расчёт параметров электродвигателя выполняются с помощью следующих известных приближенных зависимостей:
- индуктивное сопротивление короткого замыкания:
где: - синхронная скорость при fн;
Мкр = λМном=11771 – момент критический Нм;
Мном = - момент номинальный Нм;
- номинальная скорость с-1;
r1=0337– активное сопротивление статора Ом;
Uн – фазное напряжение статора В.
- приведённое сопротивление роторной обмотки:
Приведённый ток вторичной обмотки:
Намагничивающий ток:
Индуктивное сопротивление намагничивающей цепи:
Далее на основании рассчитанных параметров х1 х’2 х0 определяем коэффициенты рассеяния:
коэффициент рассеяния статора:
коэффициент рассеяния ротора:
общий коэффициент рассеивания:
В=r1(1+2)=0337(1+00222)=0344
С=х0 =11413*006=0.684
Номинальное значение параметра абсолютного скольжения:
критическое значение параметра абсолютного скольжения:
критическое значение электромагнитного момента:
Кратность критического электромагнитного момента при Ф=const и частотном управлении:
Значение пускового момента:
Расчёт статических характеристик асинхронного электродвигателя в системе частотного управления при Ф = const производим по формулам:
В()=r2’2 +x2’2 .2 (2.20)
Расчёт сводим в таблицу А1 приложения где угловая частота вращения вала двигателя в относительных единицах определяется для различных частот по формуле *=α-.
Приведенный момент вращения рабочей машины к валу двигателя определяется из следующего соотношения:
где: Мтр – момент трогания механизма Н.м. Мтр=λтрМсном
λтр=03 (для центробежных насосов);
Мсном – момент статического сопротивления при скорости ном Нм.
Мтр=034939=14817 Нм.
Подставляя значения скоростей из таблицы в формулу определяем Мс. Расчет вычисления моментов сводим в таблицу А2 приложения.
По результатам расчетов строим механическую характеристику насоса Мс =f() таблица 2.2 и рис. 2.3.
Значения напора Н при различной скорости
Рис. 2.2 – Механические характеристики
Из рассмотренных полученных характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в системе частотного управления при Ф=const следует:
- На всех частотах обеспечивается постоянство жесткости механических характеристик соответствующее жесткости естественной механической характеристики двигателя;
- Механические характеристики имеют высокую кратность критического момента;
- ЭДС двигателя не зависит от нагрузки и является только функцией частоты.
2 Разработка планов силовой и осветительной сети
Основой для выполнения проекта электроснабжения производственной базы и поселка являются планы силовой осветительной сети и электропроводок которые выполняются по ГОСТ 21.614-88. Планы позволяют наглядно представлять расположение основных электроприемников величины нагрузок по отдельным районам производственной базы и расположение подстанций.
Планы силовой сети и сети освещения выполнены на чертежах формата А1 графической части. Общий план расположения электрических сетей представлен на рис. 2.3.
План освещения поселка представлен на рис. 2.4.
Рис. 2.3 – План силовой сети
Рис. 2.4 – Освещения поселка
Принципиальные схемы электроснабжения производственной базы разделены на схемы сетей высокого напряжения (6 -10 кВ) и схемы сетей напряжением до 1000 В.
Электроприемники питающие и распределительные сети распределительные силовые пункты шинопроводы троллейные линии и магистрали заземления изображены на планах в соответствии с ГОСТ 21.614-88.
Далее составляются таблицы электроприводов так как они являются основой для расчета электрических нагрузок.
Таблицы электроприводов составляются в тесной увязке с планами разводки кабелей технологической особенностью объектов и нумерацией электроприемников. Расчет электроприводов представлен в таблице 2.4.
Таблица электроприводов
Номер механизма по технологическому плану
Номер привода по проекту электрооборудования
Электродвигатели и прочие электроприемники
Дополнительные данные
Количество на один механизм
Номинальное напряжение В
Частота вращения обмин
Глубинный насос ЭЦВ6-10-140
Консольный с водяным охлаждением погружной
Тележка моторная гп 5 тонн
Комплектно шкаф управления
Привод пере-движения моста
Привод пере-движения тележки
Станок токарно-винторезный 1К62А
Станок верикально-фрезерный 6Т12
Станок трубона-резной РТ117
Станок горизонталь-нофрезерный 6К82Г
Сверлильный станок 2С132
Станок заточной В3-318
Пресс гидравлический
Нагнетательный вентилятор
Универсальный подъёмник
Столярная мастерская
Станок много-пильный ЦМР-4М
Распиловочный станок СФ-1
Фрезерный станок ФСШ-1А
Электродолбежный станок
Электро-шлифовальный станок ШлПС-6М
При проектировании и устройстве наружного освещения должны обеспечиваться:
Нормированные величины количественных и качественных показателей осветительных установок;
Экономичность установок и рациональное использование электроэнергии;
Надежность работы осветительных установок;
Безопасность обслуживающего персонала и населения;
Удобство обслуживания и управления осветительными установками.
Используемые в осветительных установках оборудование и материалы должны соответствовать требованиям стандартов и техническим условиям утвержденным в установленном порядке номинальному напряжению сети и условиям окружающей среды.
В сетях наружного освещения следует применять напряжение 300220В переменного тока при заземленной нейтрали. Электроснабжение установок наружного освещения следует как правило осуществлять через пункты питания от трансформаторов предназначенных для питания сети общего пользования.
Результаты расчета наружного освещения сведены в таблицу 2.5.
Расчет наружного освещения поселка
Нормируемая освещенность лк
Схема расположения светильников
Коэффициент использования Ки
Коэффициент запаса Кз
Суммарная установленная мощность кВт
Суммарная расчетная мощность кВт
Производственная база
Согласно требованиям норм и инструкций по проектированию освещения жилых коттеджей принимаем рабочее и эвакуационное освещение. Проектирование осветительных установок ведётся по уровням освещённости.
Определяется требуемая норма освещенности E. Выбор нормируемой освещенности осуществляется в зависимости от размера объекта различения контраста объекта с фоном и коэффициента отражения фона (рабочей поверхности).
Определяется тип светильников и их предварительное число n. при наивыгоднейшем расположении.
Отношение наивыгоднейшего расстояния между светильниками Lа или между рядами светильников Lв к высоте подвеса над рабочей поверхностью определим как:
Расстояние от стены до ближайшего светильника с газоразрядными лампами L = (025÷03)L когда работа производится непосредственно у стены и L = (04÷05)L когда у стены работа не производится. Относительное расстояние между светильниками с лампами накаливания принимается в соответствии с соотношениями Lh = 12÷17.
Определяется индекс помещения:
где S - площадь помещения м2;
h - расчетная высота (расстояние от светильника до рабочей поверхности) м;
А и В - соответственно длина и ширина помещения м.
Определяется коэффициент использования светового потока ламп Ки.
Определяется необходимый световой поток лампы Фл лм по формуле:
где Е - нормируемая освещенность лк;
Кз - коэффициент запаса табл. П 2.3 [3];
S - освещаемая площадь м2;
Z - коэффициент неравномерности освещенности значение которого для ламп накаливания равен 115 а для люминесцентных ламп - 11;
n - число ламп во всех светильниках.
По найденному потоку Фл выбирается стандартная лампа поток которой не должен отличаться от Фл больше чем от -10% до +20%. При невозможности выбора с таким приближением корректируется количество ламп n.
Результаты расчетов освещения зданий сводим в таблицу Б1 приложения.
4 Расчёт электрических нагрузок
Основой выбора элементов электроснабжения является определение расчетных мощностей передаваемых через них. Методика определения расчетной мощности зависит от местоположения элемента в электрической схеме.
Расчетные нагрузки в ответвлениях к отдельным электроприемникам низкого напряжения длительного режима работы и к электроприемникам высокого напряжения определяются по номинальной (установленной) мощности этих электроприемников:
расчетная активная мощность pр = pн кВт;
расчетная реактивная мощность квар;
расчетная полная мощность ;
Для электроприемников повторно-кратковременного режима работы паспортная мощность должна быть приведена к длительному режиму работы
Расчетный ток для выбора проводников определяют по формуле:
Электрическая нагрузка низковольтных распределительных шкафов сборок пунктов. Расчетная нагрузка определяется в несколько этапов.
Электроприемники группируются по характерным однородным категориям. К одной характерной категории относятся независимо от мощности электроприемники имеющие одинаковое технологическое назначение а также одинаковые верхние границы возможных значений коэффициента использования kи и коэффициентов реактивной мощности tgφ.
Определяется номинальная мощность каждого электроприемника и общая установленная мощность группы (столбцы 3 и 4 таблицы 3.3):
где:n - число электроприемников характерной однородной группы;
- паспортное или справочное значение коэффициента реактивной мощности.
Рассчитываются средние мощности группы - активные и реактивные (столбцы 7 и 8):
Средняя мощность группы:
- активная (столбец 7)
- реактивная (столбец 8)
Средневзвешенный коэффициент мощности и коэффициент реактивной мощности tgφ (столбец 6) определяются из соотношения:
Определяется эффективное число электроприемников (столбец 10) (2.35)
Расчетная мощность (столбец 12 13 14) всей группы электроприемников вида “2” и “3” определяется по формулам:
Токовая расчетная нагрузка (столбец 15) по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву
Результаты расчетов заносятся в таблицу Б2 приложения.
5 Выбор электрооборудования трансформаторных подстанций
Для преобразования питающей энергии и последующего распределения её среди потребителей производственной базы и жилых зданий поселка принимаем комплектные подстанции типа СКТП 400-604 со следующими параметрами:
Состав выбранной КТП
Состав комплектующего оборудования
Подстанции подключаются отпайкой от ВЛ 6 кВ по тупиковой схеме через трех полюсный разъединитель РЛНД 6 с заземляющими ножами.
Высоковольтный ввод от ВЛ 6 кВ до разъединителя РЛНД 6 кВ при тупиковой схеме выполнен отпайкой плашечным зажимом проводом марки АС-2542 ГОСТ 1668-73.
В отсеке РУНН расположены низковольтные коммутационные аппараты. аппаратура защиты управления автоматики и учета сборные шины из алюминиевого сплава окрашенные в отличительные цвета. Контактные поверхности шин имеют оловянно-свинцовое покрытие.
Высоковольтный ввод представляет собой шинопровод в котором крепятся на изоляторах шины и верхние контакты-держатели предохранителей. В верхней части ввода предусмотрено отверстие для воздушного вывода изолированного провода 04 кВ и вентиляции. На крыше ввода крепится кронштейн который состоит из приемного портала со штыревыми изоляторами 10(6) кВ кронштейна-траверсы для установки штыревых (линейных) изоляторов 04 кВ кронштейна для крепления разрядников 10(6) кВ.
Конструкция СКТП предусматривает возможность замены силового трансформатора.
СКТП имеет следующие виды защит:
- от атмосферных и коммутационных перенапряжений;
- от междуфазных коротких замыканий;
- от перегрузки и междуфазных коротких замыканий на линиях 04 кВ;
В СКТП с кабельным вводом предусмотрены дополнительные блокировочные устройства:
Блокировка главных разъединяющих контактов не допускающая отключение главных ножей под нагрузкой. Блокировка выполнена на базе конечного выключателя SQ2.
Механическая блокировка между главными и заземляющими ножами не допускающая включение главных ножей при включенных заземляющих ножах и включение заземляющих ножей при включенных главных ножах. Блокировка выполнена с помощью специального устройства автоматически закрывающего гнездо установки рукоятки для поворота вала с ножами.
Блокировка сетчатой двери при отключенных заземляющих ножах. Блокировка выполнена с помощью специального фиксатора.
6 Выбор токопроводов и коммутационных аппаратов
При выборе аппаратов и проводников для высоковольтных электроустановок должны учитываться: прочность изоляции необходимая для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях; допустимый нагрев токами в нормальных и в форсированных режимах; стойкость в режиме короткого замыкания; технико-экономическая целесообразность; допустимые потери напряжения в нормальных и аварийных режимах; достаточная механическая прочность; соответствие окружающей среде и роду установки. В качестве аппаратов на стороне 6 кВ принимаем оборудование входящее в комплект СКТП приведенное в таблице 2.7.
Высоковольтное оборудование
РЛНД-1-10Б400 УХЛ1 с приводом ПР-2УХЛ1
Разрядник вентильный
Предохранитель высоковольтн.
7 Расчет параметров линии в сети 6 и 04 кВ
Передача электроэнергии высокого напряжения от разъединителя ВЛ-6кВ подстанциям осуществляется по кабельным линиям.
Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчетному току определяемому по полной расчетной мощности передаваемой по кабелям. За расчетную мощность Sp одиночного электроприёмника принимается его полная номинальная мощность. Расчетная мощность группы высоковольтных электроприёмников определяется по суммарной средней мощности группы электроприёмников и коэффициенту расчетной нагрузки Кр.
На первом этапе сечение кабеля Sн выбирается по допустимому нагреву расчетным током по условию: . В таблицах справочной литературы допустимые длительные токовые нагрузки указываются для определенной температуры окружающей среды конкретных условий и способа прокладки.
Длительно допустимые нагрузки пересчитываем по формуле:
где: длительно допустимый ток одиночного кабеля.
- коэффициент учитывающий температуру среды отличную от расчетной.
- коэффициент учитывающий количество кабелей в траншее в параллельно положенных трубах или коробах.
- коэффициент учитывающий особенности выбора кабелей прокладываемых в блоках.
На втором определяем сечение кабеля выбирается по экономической плотности тока;
где: - экономическая плотность тока определяется в зависимости от вида изоляции материала жил и годового числа часов использования максима нагрузки.
На третьем этапе проверяем сечение кабеля выбирается по термической устойчивости к действию тока короткого замыкания который рассчитывается предварительно для выбираемого сечения кабеля.
где:- установившийся значения тока короткого замыкания А.
- приведенное время короткого замыкания которое приближённо принимаем: равным 05 – 08 с..
С – температурный коэффициент учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева жилы кабеля.
На четвертом этапе в кабеле принимаемого сечения определяется падение напряжения;
где: и - активное и индуктивное удельные сопротивление линий Омкм.
cosφ и sinφ - соответствуют коэффициенту мощности в конце линии.
Результаты расчета сведем в таблицу 2.8
По результатам расчетов четырех этапов принимается кабель требуемого сечения. В случае если большим оказывается сечение кабеля по экономической плотности тока то выбирается кабель ближайшего меньшего сечения от расчетного.
Выбор высоковольтных кабелей
Обозначение и расчетные формулы ед. изм.
Наименование участка или назначение линии и её номер
Число линий питающих установку
Нагрузка одной наиболее нагруженной линии в режиме
По допустимому нагреву
Кол-во кабелей в траншее или номер канала блока
По экономической плотности тока
Годовое число часов использования максимума нагрузки
Экономическая плотность тока
По току короткого замыкания
По потере напряжения
ΔU=√3Iдл(r0cosφ+x0sinφ)100Uн %
Количество кабелей и жил сечение жил (шт мм2)
Выбор проводников до 1000В произведем по допустимому нагреву.
ПУЭ предписывают производить выбор сечения кабелей по допустимой длительной нагрузке на проводники. Температура токоведущих жил в длительном режиме работы не должна достигать значений опасных для состояния их изоляции.
По условиям нагрева длительным расчетным током Iр допустимый ток Iпр в проводнике определяется из выражения:
Iр=Iпр=Кп-Iдл (2.43)
где Iдл - табличное значение длительного допустимого тока в проводнике;
Кп - поправочный коэффициент учитывающий условия прокладки проводов кабелей шинопроводов.
Согласно ПУЭ предельное допустимое соотношение между током срабатывания защитного аппарата Iз и длительно допустимым током по нагреву Iпр для проводников силовых и осветительных сетей:
Данные расчета по нагреву проводников сведены в таблицу Б2 приложения.
Для распределительных панелей РП-2 – РП-12 применяем шкафы распределительные серии ПР-8503-2109УЗ (длительный ток 250 А) с четырьмя выводными выключателями ВА57Ф35 (ток расцепителя 16-250 А). Данный ПР обладает защитой от твердых тел и от капель воды. Он предназначен для использования в умеренном климате в закрытом помещении.
Для шкафа распределительного РП-1 применяем шкаф распределительный серии ПР24-8502-2015УЗ (длительный ток 400 А) с четырьмя выводными выключателями ВА57-35 (ток расцепителя 16-250 А). Данный ПР обладает защитой от твердых тел и от капель воды. Он предназначен для использования в умеренном климате в закрытом помещении.
Низковольтные шкафы трансформаторной подстанции СКТП 1-4-3: ШНВ-7 (комплектуется выключателем ввода А3730Б номинальный ток 400А ток расцепителя 400А) применяем шкафы распределительные серии ПР-8503-2089УЗ (длительный ток 400А) с четырьмя выводными выключателями А3730Б (ток расцепителя 16-250А). Данный ПР обладает защитой от твердых тел и от капель воды. Он предназначен для использования в умеренном климате в закрытом помещении.
8 Определение допустимой потери напряжения в сети до 1000 В
В качестве допустимой потери напряжения в сети 04 кВ примем допустивые потери напряжения на трансформаторах установленных на СКТП и линиях 04 кВ.
Все необходимые формулы а также данные для расчета сведем в таблицу 2.9.
Допустимые потери напряжения
Расчетные величины и формулы
Номинальный ток трансформатора
Коэффициент загрузки
Параметры трансформатора
Uр% = (Uкз%)2-(Uа%)2 %
ΔUт% = b (Uа% cosφ + Uр% sinφ)%
Потеря напряжения в сети
Таким образом сеть проходит проверку по допустимой потере напряжения.
9 Выбор электрооборудования управления и защиты для установок до 1000 В
Для выбора оборудования необходимо произвести расчет токов короткого замыкания.
По расчетным величинам токов КЗ в сетях переменного тока напряжением до 1000В выбирается электрооборудование по отключающей способности условиям термической и динамической устойчивости определяются уставки срабатывания защит и защитных аппаратов установленных в сети.
На расчетной схеме выбираются расчетные точки КЗ: определяются сопротивления всех элементов схемы: составляется упрощенная схема замещения и вычисляются токи трехфазного и двухфазного коротких замыканий.
Так как имеется две СКТП следовательно необходимо составить две схемы замещения для определения токов короткого замыкания.
Схемы для расчетов токов короткого замыкания для разных трансформаторов представлены на рис. 2.5 и 2.6 схемы замещения – на рис. 2.7 и 2.8.
Рис. 2.5 – Схема соединений СКТП-1
Рис. 2.6 – Схема соединений СКТП-2
Рис. 2.7 – Схема замещения для СКТП-1
Рис. 2.8 – Схема замещения для СКТП-2
Расчет токов короткого замыкания выполняется в следующей последовательности.
Сопротивления воздушных линий электрических передач рассчитываются по формулам:
– суммарные активное и реактивное сопротивления линии электропередачи Ом.
Сопротивления автотрансформаторов определяются из выражений:
где – активное и реактивное сопротивления обмоток автотрансформатора Ом;
– номинальное напряжение автотрансформатора кВ;
– номинальная мощность автотрансформатора кВА;
– потери короткого замыкания кВт.
Суммарное сопротивление до точки короткого замыкания определяется по формуле
где – суммарное сопротивление элементов схемы замещения до точки короткого замыкания К Ом.
Рассчитывается трехфазный ток короткого замыкания в точке К:
где – ток трехфазного короткого замыкания в точке К кА.
Ввычисляется ток двухфазного короткого замыкания в точке К:
где – ток двухфазного короткого замыкания в точке К кА.
Находится ударный ток трехфазного короткого замыкания в точке К:
где – ударный ток трехфазного короткого замыкания в точке К кА;
– ударный коэффициент.
Ударный коэффициент определяется из выражения:
где ТА – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания с;
tу – время восстановления ударного тока короткого замыкания с.
Постоянная времени затухания рассчитывается по формуле
где - синхронная угловая частота сети радс.
Результаты вычислений приводятся в таблицах 2.9 и 2.10.
Результаты расчета токов короткого замыкания для СКТП-1
Результирующее сопротивление до точки КЗ мОм
Кс нач. для I(3)по max.
I(3)дуг. нач. max. кА
Угол сдвига по фазе φ
Кс нач. для I(2)по. min.
Кс уст. Для I(2)по. min.
i(2)у.дуг.нач. min. кА
i(2)у.дуг.уст. min. кА
Результаты расчета токов короткого замыкания для СКТП-2
Для сети с изолированной нейтралью определяются токи трехфазного и двухфазного КЗ а также ударный ток короткого замыкания.
Для расчета токов КЗ в сети с изолированной нейтралью составляется однолинейная расчетная схема с указанием всех элементов сети и их номинальных характеристик используемых при вычислении токов короткого замыкания.
На расчетной схеме выбираются расчетные точки КЗ: определяются сопротивления всех элементов схемы: составляется упрощенная схема замещения и по методике вычисляются токи трехфазного и двухфазного коротких замыканий а также ударный ток короткого замыкания.
Расчет токов КЗ в сети с изолированной нейтралью не проводится так как на территории производственной базы нейтраль выполнена по системе TN.
10 Проверка электрических сетей по условиям пуска и самозапуска электродвигателей
Мощными электродвигателями в сети являются двигатели привода электронасоса и дымососа. Все формулы и условия проверки сети по условиям пуска мощных асинхронных электродвигателей сведем в таблицу 2.11.
Расчет возможности прямого пуска электродвигателя
Наименование расчетных
Тип и длина проводника
Мощность силового трансформатора
Тип электродвигателя
Коэффициент мощности при пуске
Сопротивление цепи двигателей
Расчет величины колебания напряжения при пуске двигателей
Потеря напряжение до шин в элементах сети
Относительное напряжение на шинах
Расчетная величина Ам
Относительное напряжение на зажимах двигателя М при пуске
Проверка успешности запуска двигателей
Кратность пускового момента
Условие успешности запуска двигателя М
11 Расчет релейной защиты электрических сетей
Цеховые электрические сети напряжением 6-10 кВ как правило имеют односторонние питание и выполняется с изолированной нейтралью. Для таких сетей согласно ПУЭ 3.2 предусматриваются устройства релейной защиты от междуфазных коротких замыканий и однофазных замыканий на землю.
Для защиты трансформаторов цеховой подстанции от токов КЗ на стороне высокого напряжения принимаем максимально-токовую защиту (МТЗ). От междуфазных замыканий такую защиту рекомендуются выполнять в трехфазном исполнении. Трансформаторы тока и реле установим на трех фазах и соединим их в полную звезду. Схема предназначена для защиты от всех видов межфазных и однофазных КЗ (Ксч1=087; Ксч2=10).
Рис. 2.9 – Схема включения трансформаторов и реле тока
Расчёт максимальной токовой защиты и токовой отсечки сводим в таблице 2.12.
Расчёт максимальной токовой защиты и токовой отсечки
Максимальный рабочий ток А
Коэффициент трансформации ТТ
Минимальное значение тока 3-х-фазного КЗ при КЗ в зоне защиты
Максимальное значение тока 3-х фазного КЗ при КЗ в зоне защиты
за трансформатором А
Генерируемый ток КЗ синхронного двигателя при КЗ на шинах или пусковой от полного напряжения А
кратности максимального тока
схемы включения реле
Iс.з = Котс Кр Iм Кв
Коэффициенты Ксч для определения
от сборных шин до трансформатора и др. ЭП
за трансформатором У У и У
Чувствительность защиты при
в зоне защиты от сборных шин до тр-ра и др.ЭП
Кч = Ксч-1 Iк1(3) Ic.з
за трансформатором в зоне защиты
Кч = Ксч-2 Ik3(3) Iс.з
пределы уставки тока реле
тип и пределы уставки с
принята уставка времени с
первичный (защиты) А
Кратность тока срабатывания отсечки
Чувствительность защиты (отсечки)
Кч = Ксч-1 Ik1(3) Iсзо
пределы уставки реле А
тип и пределы уставки
12 Расчет заземляющих устройств
В электроустановках напряжением до 1000в и выше должны быть заземлены корпуса электрооборудования и все металлические объекты нормально не находящиеся под напряжением но могущие оказаться в любой момент под напряжением в случае пробоя изоляции фаз электрических сетей.
В качестве заземления должны быть в первую очередь использоваться трубопроводы и оборудование имеющее надежное соединение с землей (естественные заземлители).
Для электроустановок напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали согласно ПУЭ 1.7.60-1.7.64 сопротивление заземляющего устройства к которому присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов должно быть не более 4 Ом.
Если сопротивление естественных заземлителей Rе больше требующихся по нормам сопротивлений заземлителей Rз то устраиваются искусственные заземлители Rи.
Рассчитаем сопротивление растекания железобетонных фундаментов производственных зданий.
где:S – площадь ограниченная периметром здания;
ρ -эквивалентное удельное электрическое сопротивление земли.
Эквивалентное удельное сопротивление грунта для данной местности составляет 400 Ом-м.
Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ 1.7.60 – 1.7.64 должно быть не более 4Ом.
Сопротивление растекания фундамента менее требуемого поэтому дополнительный расчет заземлителей не требуется.
Заземляющие и нулевые защитные проводники. Для установок с заземленной нейтралью в качестве проводника используется нулевой защитный проводник с проводимостью не менее 50 % фазного проводника что учитывается при расчете сечения кабеля и при расчете электрических аппаратов по току срабатывания.
13 Принципиальная схема автоматизации котельной
Автоматизированная котельная разрабатывается с использованием последних достижений в области автоматики и является интеллектуальным устройством снижающим расходы на обслуживание котельной эксплуатацию и поиск неисправностей. Использование дублирования и автоматический переход на резервный котел позволяют эксплуатировать котельную без перебоев в тепловодоснабжении.
Схема автоматизации построена на микропроцессорном устройстве AGAVA объектом управления являются два водогрейных жаротрубных комбинированных котла КВГМ-05 с универсальными горелками РГМГ-1п на природном газе или жидком топливе суммарной мощностью 1000 кВт.
На рисунке 2.10 изображена система автоматизации котельной. Основным агрегатом является комбинированный котел 14. В комплект поставки вместе с котлом также входит универсальная горелка 14а с устройствами предназначенными для управления горением: 20 22 – заслонки регулирующие подачу воздуха 6 7 – клапана малого и большого горения 15 – клапан автоматического розжига котла 3 8 9 18 19 – контрольно измерительные приборы 21 – нагнетающий насос по трубопроводу 10 в топку поступает газ по трубопроводу 23 поступает воздух (в случае отказа системы управления горелка может переключаться в ручной режим управления).
Рис. 2.10 – Схема автоматизации котельной
Тепловая часть котельной состоит из: скважины 43 вода из которой подается с помощью глубинного насоса 32 в водонапорную башню затем в подогреватель сырой воды 29 через фильтрующую водоподготовительную установку 30 4 24 25 в деаэратор 16 из деаэратора вода поступает в бак аккумулятор деаэрированной воды из бака подготовленная вода с помощью подпиточного насоса поступает в тепловую сеть. Вода по тепловой сети циркулирует с помощью сетевого насоса 33 с управляемым приводом (раздел 2). Также система оборудована рециркуляционным насосом 28 который обеспечивает работу котла в специальных технологических режимах. Вся система оборудована контрольно измерительными приборами 5 37 26 34 36 35 также датчиками температуры 1 40 48 которые обеспечивают необходимой информацией систему управления.
14 Устройство автоматизированной системы управления котельной
Система AGAVA 6432.1 предназначена для управления процессами:
-управления мощностью;
-защиты и проверки оборудования паровых и водогрейных котлов и печей работающих на газообразном и жидком топливе.
Назначение и особенности контроллера AGAVA 6432.1:
-Управление водогрейным котлом.
-Розжиг – автоматический.
-Регулирование по всем контурам - позиционное.
Устойчивость к воздействиям
Температура окружающей среды от +5 до +50°С. По защищенности от попадания внутрь оболочки твердых тел и воды AGAVA 6432.1 выполнено со степенью защиты IP41 по ГОСТ 14254-80. По устойчивости к механическим воздействиям устройство соответствует исполнению L3 по ГОСТ 12997-84.
Подключение дискретных датчиков показано на примере датчиков пламени. На рис. 2.11 приведен пример подключения датчиков пламени для одногорелочного котла: Подключение дискретных датчиков с транзисторными ключами на выходе должно производиться с учетом полярности тестирующего напряжения.
Подключение многопредельных измерителей давления (разрежения) для защиты и регулирования разрежения показаны на рис. 2.12.
Рис. 2.11 – Подключение датчиков пламени
Рис. 2.12 – Подключение измерителей давления
Подключение индикаторов АДИ к датчику положения МЭО. На Рис. 2.13. показано подключение АДИ к МЭО с резистивными датчиками положения.
Рис. 2.13 – Подключение АДИ
Подключение МЭО для горелки РГМГ изображено на рис. 2.14.
Рис. 2.14 – Подключение МЭО
Для защиты выходных каскадов от короткого замыкания необходимо применять токоограничивающие резисторы сопротивлением 3 Ом мощностью не менее 20 Ватт. Пример включения контроллера и подачи питания на его выходные каскады приведен на Рис. 2.15.
Рис. 2.15 – Включение контроллера подачи питания
15 Управление котельной и принцип регулирования
Включение питания производится при помощи тумблера «Сеть» расположенного в правой верхней части лицевой панели прибора. Пауза между отключением и последующим включением прибора должна быть не менее 30 секунд. При включении выполняется программа самоконтроля которая проверяет:
контрольную сумму энергонезависимой памяти программ;
контрольную сумму энергонезависимой памяти данных;
работу жидкокристаллического дисплея;
состояния датчиков.
Во время работы таймера обратного отсчета управление прибора с кнопок на лицевой панели заблокировано. По окончании вентиляции кратковременно включается звонок громкого боя а на дисплее появляется сообщение «ВЕНТИЛЯЦИЯ НОРМА ГОТОВ К РОЗЖИГУ». Для продолжения работы программы розжига необходимо повторно нажать кнопку «СТАРТ». При этом заслонки устанавливаются в закрытое положение производится контроль герметичности газовой арматуры розжиг и стабилизация запальника и розжиг основной горелки.
В режиме Работа» осуществляется поддержание процесса горения в топке и регулирование мощности котлоагрегата. При этом для водогрейного котла на дисплее отображается один из параметров:
Температура прямой воды;
Температура наружного воздуха (если этот пункт выбран в меню «Конфигурация»);
Уставка регулирования;
Температура дымовых газов (если этот пункт выбран в меню «Конфигурация»). Для смены отображаемого параметра необходимо последовательно нажимать кнопку с надписью «РЕЖИМ».
О состоянии подпиточного насоса (включен или выключен);
Температуре дымовых газов (если этот пункт выбран в конфигурации).
Для прерывания любого процесса работы котла кроме вентиляции необходимо нажать кнопку «СТОП».
Позиционное управление мощностью котла может производиться двумя способами:
По выбранной оператором температурной уставке и дельте без учета температуры наружного воздуха;
По температурному графику. На графике рис.2.16. (подробнее в прил.2) определена зависимость уставки регулирования от температуры наружного воздуха. Оператор настраивает значение температуры наружного воздуха и величину уставки в точках перегиба «1» и «2» графика.
При изменении температуры наружного воздуха в интервале между точками «1» и «2» уставка меняется по линейному закону.
При понижении температуры наружного воздуха ниже указанной в точке «1» уставка сохраняет значение выбранное для точки «1».
При увеличении температуры наружного воздуха выше указанной в точке «2» уставка сохраняет значение выбранное для точки «2».
Рис. 2.16 – Принцип регулирования
Рис. 2.17 – Температурный график работы котельной и теплосети в зависимости от температуры наружного воздуха
Глава 3 Технико-экономическое обоснование и безопасность
Котельная производственной базы предназначена для отопления и водоснабжения производственной базы и поселка.
Котельная оборудована в отдельном здании смонтированном из железобетонных плит к зданию котельной примыкает насосная с водонапорной ёмкостью. Для обеспечения тепловой нагрузки в котельной установлены два жаротрубных водогрейных угольных котла марки КВЖ-04 суммарной мощностью 800 кВт. Для обеспечения водой в насосной установлены два центробежных насоса и один глубинный. Для резервирования водоснабжения здание насосной оборудовано водонапорной ёмкостью объёмом 10м3. Для передачи тепла и воды в посёлок и базу смонтирован трубопровод суммарной протяженностью более 3 км.
Для обеспечения электроэнергией котельная запитана от СКТП. Для хранения запаса угля в период отопительного сезона территория рядом с котельной оборудована под угольный склад.
Предлагается замена угольных котлов на универсальные автоматизированные котлы марки КВГМ-05 мощностью по 500 кВт каждый (подробнее в разделе №4) что позволит автоматизировать котельную понизить затраты на содержание котельной облегчить труд рабочих и увеличить надёжность системы тепловодоснабжения. Автоматизация котельной и некоторое увеличение мощности дает возможность для расширения поселка и производственной базы.
Котлы КВГМ-05 и КВЖ-04 схожи по массогабаритным показателям поэтому для замены не требуется внесение изменений в общую конструкцию здания. Потребуется установка шкафа управления и системы датчиков и управляемых приводов. Остальное оборудование – насосной и котельной система теплоснабжения питание собственных нужд остается старым.
За Вариант-1 принимаем предлагаемый проектируемый а за Вариант-2 – базовый существующий.
1 Расчет экономических показателей «Варианта 1»
Рассчитаем капитальные затраты на оборудование. Цена единицы оборудования определяется по прейскуранту оптовых цен. Затраты на транспортировку и монтаж принимаем соответственно 5% и 10% от стоимости оборудования.
где СО = 18624 тыс.руб. – общая стоимость оборудования;
СЗД = 702 тыс.руб. – общая стоимость здания котельной;
ЗТ = 5% - затраты на транспортировку;
ЗМ = 10% - затраты на монтаж.
Стоимость потребляемой электроэнергии за год
Мощность потребителей электроэнергии с коэффициентами использования приведена в таблице 3.1.
Установленная мощность электрооборудования
Потребители ээнергии
Насос глубинный центробежный
Рециркуляционный насос
Система управления AGAVA 6432.1
Исполнительные устройства
Освещение наружное (разгрузочная площадка)
Освещение внутреннее(помещение котельной)
Компрессор для продувки системы
Часы работы основного оборудования за отопительный сезон:
Т1 = 24 час.225 суток = 5400 час.
Для системы водоснабжения:
Т3 = 24 час.365 суток = 8760 час.
Суммарный расход электроэнергии;
где:ТN – часы работы оборудования;
КиN – коэффициент использования;
РN – установленная мощность;
М = (15 09 5400)+(15 01 5400)+(52 05 8760)+(30 04 5400)+
+(40 5400 02)+(30 08 5400)+(10 06 5400)+(15 02 5400)+
+(2 05 5400)+(10 07 8760)+(60 09 90) = 152028 кВт чгод
Потери электроэнергии;
W = (11 n ρ I2 Lл sл) N кВт чгод; (3.3)
где:ρ – удельное сопротивление жилы кабеля (0026 Ом ммм2);
Lл – длина линии км;
sл – сечение жилы мм2;
N – число часов работы линии час.
W = (11 3 0026 59842 00435) 8760= 307585 кВт чгод
Стоимость потерь электроэнергии;
СП = W Cсэ руб.год; (3.4)
где: Cсэ - цена ээнергии без учета рентабельности и НДС за 1 кВт.
Затраты на ээнергию потребляемую котельной за год;
Суммарные годовые затраты на электроэнергию;
Расход электроэнергии за год с учетом потерь;
Расчет стоимости топлива для котельной
Максимальная нагрузка на отопление Гкалчас
Годовая потребность в тепловой энергии на отопление
Объем полезного годового отпуска:
Qпо = Qгод отп = 267467 Гкал
Потери теплоэнергии в сетях:
Qпот =qпот VудL = qпот Σ (Vуд L)= 35 Гкалм3 1452 = 51275 Гкал (3.7)
Характеристика тепловой сети:
Поселок:Труба 108– 420м-042·785= 3297
Труба 89– 720м-072·515= 3708
Труба 57– 800м-08·196= 1568
Труба 45– 820м-082·132= 1082
Труба 32– 520м-052·1= 052
База:Труба 133– 20м-002·1227= 024
Труба 108– 324м-0324·785= 254
Труба 89– 292м-0292·515= 158
Труба 57– 15м-0015·196= 0029
Труба 45– 66м-0066·132= 0087
Объем годовой выработки тепловой энергии.
Qвыр = Qпо + Qпот + Qсн (3.8)
Qсн = 0035 167467 = 5862 Гкал
Qвыр = 5862+51275 + 267467 = 324624 Гкал
Необходимое количество топлива:
Внат =Qвыр (вЭ) 10-3 (3.9)
Внат =324624((14286(10060))07)10-3 = 320 103 куб. м.
0 103 куб. м = 285 т.
Оптовая цена газа для последующей реализации населению за 1000 куб. м. = ССТ.
Стоп = (Внат ССТ + 1072 285) 12 = 520470 тыс. руб.
Амортизационные отчисления
Годовую сумму амортизационных средств и отчислений определяем на основе норм амортизации на полное восстановление средств электрификации расчеты сведены в таблицу 3.4.
Расчет амортизационных отчислений произведем по следующей формуле:
где:КО – капитальные затраты на оборудование;
НА. – процентная норма амортизационных отчислений на данное оборудование.
Исходя из расчетов произведенных в таблице затраты на амортизационные отчисления составят : ЗА = 95837 тыс. руб.год.
Расчет амортизационных отчислений
Наименование оборудования
Цена приобретения тыс. руб. шт.
Затраты на транспортировку тыс. руб. шт.
Затраты на монтаж тыс. руб. шт.
Балансовая стоимость тыс. руб. шт.
Теплотехническое оборудование котельной
Запорная арматура ТК по тепломагистрали
Здание котельной и насосной
подстанция СКТП 1-4-3 400кВА
Распределительные кабели
Пусковая аппаратура для насосов
Пусковая аппаратура для глубинного насоса
Пусковая аппаратура для сетевого насоса
Автоматизированная аппаратура для горелки
Система управления AGAVA 6432.1
Дизель электростанция ДЭС-60
Щит управления ДЭС-60
Неучтенное мелкое оборудование
Температурные датчики
Трудоемкость годового объема ремонтных работ
Годовой объем ремонтных работ и их трудоемкость рассчитываем по таблице 3.4. Расчеты приведены в таблице 3.5.
на единицу оборудования
Объем трудозатрат в год
Пусковая аппаратура для сетевого насоса
Устранение мелких дефектов и поломок
Объем трудозатрат по котельной составил ТР = 26945чел.ч.год.
Численность обслуживающего персонала
Из методических рекомендаций объем трудозатрат по котельной составит ТР = 26945 чел.ч.год.
Определяем явочную численность ремонтного персонала
Определяем списочную численность
Для дежурного персонала принимаем: ЧЯ = 4 человек (по одному в смену); Для дежурного персонала списочный состав: ЧС = ЧЯ КСП = 4 124 = 496 5чел. Принимаем общий списочный состав электрослужбы 7 человек в том числе 1 энергетик и 6 рабочих.
Материалы и запасные части
Расходы на материалы и запасные части:
где:К = 222249 тыс.руб. – капитальные затраты на оборудование;
НМ = 1% – процентная норма затрат на материалы и запасные части.
Затраты на малоценные и быстроизнашивающиеся предметы
Расходы на малоценные и быстроизнашивающиеся предметы:
гдеЗМ =222249 тыс.руб. – затраты на материалы и запасные части;
НМБП = 10% – процентная норма затрат на малоценные быстроизна-шивающиеся предметы от затрат но материалы и запасные части.
К прочим затратам отнесены:
Охрана труда – 2 % от фонда оплаты труда; испытания опыты рационализаторская работа – 15 % от фонда оплаты труда.
где: ЗФОП = 989402 тыс.руб. – фонд заработной платы;
ООТ = 2% – процентная норма отчислений от ФОТ на охрану труда;
ОИР = 15% – процентная норма отчислений от ФОТ на рационализаторскую работу.
Общие эксплуатационные затраты
Общие эксплуатационные расходы по варианту 1
Расходы на оплату труда и социальный налог
Расходы на материалы и запасные части
Расходы на малоценные и быстроизнашивающиеся предметы
Расходы на электроэнергию
Эксплуатационные затраты по котельной на единицу продукции для варианта 1
Годовая расчетная производительность котельной составляет:
Расчет эксплуатационных расходов на 1 Гкал:
где:Р = 17097652 тыс.руб.год – эксплуатационные расходы по котельной;
Qпо = 267467 Гкал – объём полезного годового отпуска.
2 Расчет экономических показателей «Варианта 2»
Рассчитаем капитальные затраты на оборудование. Затраты на транспортировку и монтаж принимаем соответственно 5% и 10% от стоимости оборудования.
Эксплуатационные (текущие) расходы
Стоимость потребляемой электроэнергии за год остается такой же как и в варианте 1.
+(40 5400 02)+(30 08 5400)+(25 06 5400)+(2 05 5400)+
+(10 07 8760)+(60 09 90) = 152180 кВт чгод
СП = 307585 029 = 89199 руб.год
Максимальная наргузка на отопление и годовая потребность в тепловой энергии на отопление остаются прежними.
Потери тепло энергии в сетях:
Qпот =qпот VудL = qпот Σ (Vуд L)= 35 Гкалм3 1452 = 51275 Гкал
Характеристика тепловой сети не изменияется.
Qвыр = Qпо + Qпот + Qсн
Внат =Qвыр (вЭ) 10-3 =324624((14286(10060))07)10-3 = 110418 т.
Оптовая цена за 1т. без НДС – 425 руб. = ССТ
Стоп = (Внат ССТ + СТР Внат) 12 = 589632 тыс. руб.
Годовую сумму амортизационных средств и отчислений определяем на основе норм амортизации на полное восстановление средств электрификации расчеты сведены в таблицу 3. 7.
Неучтенное оборудование принимаем в размере 5 % от итоговой суммы по технологическому подъёмно-транспортному и информационному оборудованию.
Исходя из расчетов произведенных в таблице затраты на амортизационные отчисления составят : ЗА = 9020048 тыс. руб.год.
Цена приобретения тыс. руб. шт
Затраты на транспортировку тыс. руб. шт
Затраты на монтаж тыс. руб. шт
Балансовая стоимость тыс. руб. шт
Трансформаторная подстанция СКТП 1-4-3 400кВА
Годовой объем ремонтных работ и их трудоемкость рассчитываем по таблице 3.7. Расчеты приведены в таблице 3.8.
Объем трудозатрат по котельной составил ТР = 35665 чел.ч.год.
Для дежурного персонала принимаем: ЧЯ = 8 человек (по два в смену); Для дежурного персонала списочный состав: ЧС = ЧЯ КСП = 8 124 = 4965 чел. Принимаем общий списочный состав котельной 12 человек в том числе 1 энергетик и 11 рабочих.
Сравнение общих эксплуатационных расходов по вариантам 1 и 2
Эксплуатационные затраты по котельной на единицу продукции для варианта 2
3 Расчет дисконтируемых затрат
Выбор варианта производим на основе дисконтируемых затрат за 22 года. Дисконтирование произведем в таблице 3.10.
где:r = 015 – норма дисконта за которую принимаем норму прибыли;
t. – шаг расчета принимаем 1 год;
ЗТЕК – текущие затраты без учёта амортизационных отчислений.
Расчет дисконтированных затрат
Коэффициент дисконтирования
Капитальные вложения К тыс.руб.
Текущие затраты Зтек тыс.руб.
Дисконтируемые затраты ДЗ тыс.руб.
Данные таблицы показывают что проектируемый вариант предпочтительнее базового так как дисконтируемые затраты по проектируемому варианту меньше значит выбираем вариант 1.
4 Технико-экономические показатели проектов
Технико-экономические показатели проектов
Установленная электрическая мощность кВт
Установленная тепловая мощность котельной кВт
Общая стоимость оборудования тыс. руб.
Капитальные затраты тыс. руб.
Численность обслуживающего персонала чел.
Эксплуатационные затраты тыс. руб.
В т.ч. амортизационные отчисления
Оплата труда и социальный налог
Малоценные и быстроизнашивающиеся предметы
Эксплуатационные затраты на единицу продукции руб.
Дисконтированные затраты млн.руб.
Экономия текущих затрат тыс. руб.
Дисконтированный эффект:
Годовая экономия текущих затрат:
Исходя из полученных результатов расчетов становиться очевидным что замена угольных котлов на современные автоматизированные газовые котлы принесет реальную выгоду в связи с уменьшением затрат на содержание котельной и уменьшением стоимости топлива. К тому же данная модернизация в целом улучшает качество передаваемого тепла потребителям повышает надежность котельной снижает объем вредных выбросов в атмосферу. Появляется возможность предоставления льгот по оплате за отопление нуждающимся категориям населения таким как пенсионеры инвалиды и т. д.
5 Организация безопасности труда на предприятии
Лицом ответственным за обеспечение охраны труда и техники безопасности является главный инженер. В структурных подразделениях в соответствии со структурой предприятия такими лицами являются: главный геолог начальник бурового участка механик и энергетик. При выполнении собственно геологических и инженерно-геологических работ в местах производства работ лицами ответственными за состояние охраны труда и ТБ являются руководитель камеральной группы и начальник полевого отряда; при выполнении буровых работ – буровой мастер; горных работ – начальник горного отряда. Непосредственную ответственность за обеспечение охраны труда в гараже и мехцехе несет механик предприятия а в котельной и электроцехе – энергетик.
Для всех категорий специалистов разработаны должностные инструкции где регламентируются их обязанности права и ответственность по охране труда. Для рабочих каждой специальности существуют инструкции по охране труда и технике безопасности разработанные на основе типовых.
Система контроля безопасности труда имеет три уровня:
На уровне цеха участка – рапорт о состоянии – 1 раз в 10 дней.
На уровне базы – руководители с профсоюзом 1 раз в месяц.
На уровне предприятия – создается штаб и не реже один раз в квартал осуществляется контроль этих объектов.
Принят следующий порядок инструктажа работников по охране труда:
-при поступлении на работу проводится вводный инструктаж и первичный инструктаж на рабочем месте;
-повторный периодический инструктаж для рабочих проводится один раз в полгода;
-один раз в год специалисты выезжающие на полевые работы сдают экзамены по ТБ;
-персонал допускаемый к работам повышенной опасности проходит инструктаж на рабочем месте перед выполнением таких работ.
6 Безопасность жизнедеятельности в производственной среде
Установлены следующие предельно-допустимые концент-рации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны:
)ПДК рабочей зоны (рабочая зона – пространство ограниченное предприятием сверху);
ПДК рабочей зоны – концентрация которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в те-чении 8 часов при другой продолжительности (не больше 41 часа в неделю) в течении всего ра-бочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья обнаружи-ваемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений (в течении 30 мин.)
)ПДК для атмосферного воздуха селитебной зоны (ПДК средняя суточная) измеряется в течении суток и усредняется.
При проектировании технологического процесса и помещений предусматриваются меры снижающие вибрацию на путях ее распространения согласно ГОСТ 12.4.046-78. По этому стандарту методы виброзащиты по организационному признаку подразделяются на: методы коллективной и индивидуальной защиты - снижение вибрации воздействием на источник ее; снижение силового возбуждения вибрации уравновешиванием балансировкой изменением частоты вибрации снижение вибрации на путях ее распространения; снижение вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом введение дополнительных устройств в конструкцию машин и строительные конструкции (демпферы пружины применение демпфирующих покрытий; снижение вибрации исключением контакта оператора - дистанционное управление автоматический контроль сигнализация ограждение.
Средства виброзащиты делятся на:
- средства виброизоляции - демпфирование упругие прокладки введение инерционного элемента;
- средства динамического виброгашения - ударные виброгасители (пружинные маятниковые); динамические виброгасители (пружинные маятниковые эксцентриковые гидравлические).
В случае невозможности снижения шума до нормативного вышеуказанными методами применяются средства индивидуальной защиты - противошумы. Противошумы по ГОСТ 12.4.011-75 подразделяются на три типа:
- наушники закрывающие ушную раковину;
- вкладыши перекрывающие наружный слуховой канал (пробка);
- шлемы закрывающие часть головы и ушную раковину.
7 Пожарная безопасность
Причины воспламенения материалов и возникновения пожаров на автотранспортных предприятиях и связанных с автотранспортом: неправильное устройство термических печей и котельных топок неисправность отопительных приборов неисправность электрообо-рудования и освещения и неправильная их эксплуатация. Самовозгорание от неправильного хранения смазочных и обтирочных материалов наличие статического электричества отсутствие молниеотводов неосторожное обращение с огнем неудовлетворительный надзор за пожарными устройствами и производственным оборудованием.
Средства пожаротушения
Наименование объекта
Степень огнестойкости
Средства пожаротушения и взрывозащиты
Огнетушитель ОУ-8 песок
Технологическая лаборатория
Огнетушитель ОУ-8 (2 щита) песок
Огнетушитель ОУ-8 (3 щита) песок
Административное помещение
Дополнительно в производственных помещениях базы смонтирована система пожаротушения (гидранты) которая запитана из пожарной ёмкости объёмом 10м2. Также во всех помещениях смонтирована система пожарной сигнализации с выводом оповещения на дежурную часть города.
В помещение котельной для предотвращения скапливания опасной концентрации взрывоопасной смеси угольной пыли предусмотрена механическая вытяжная и естественная приточная вентиляция. Все электрооборудование выполнено во взрывобезопасном исполнении (Раздел 3; глава 3.9 настоящего проекта)
При пожаре внутри электротехнических установок применение воды не допускается но возможно использование углекислотных огнетушите-лей. Воздушно-механическую пену можно использовать лишь после отключения напряжения т.к пена может быть электропроводна.
8 Электробезопасность
Основным эксплуатационным напряжением на предприятии является напряжение 04 кВ так как высоковольтные трансформаторы и высоковольтные кабельные линии относятся и к энергоснабжающей организации и обслуживаются ей же.
На предприятии все оборудование питается от сетей с глухозаземленной нейтралью (Раздел 1 настоящего проекта ПУЭ 1.7). Жилые дома в поселке оборудованы устройствами защитного отключения (раздел 3) обеспечивающие обесточивание электроприемника при токе утечки равном 30мА.
Основными опасностями поражения электрическим током являются: прикосновение к открытым токоведущим частям электроустановок повреждение изоляции токоведущих частей и т. д.
Организационными мероприятиями обеспечивающими безопасность работы в электроустановках являются:
а) оформление работы нарядом-допуском распоряжением или перечнем работ выполняемых в порядке текущей эксплуатации
в) надзор во время работы;
г) оформление перерыва работ переводов на другое рабочее место окончания работы.
Работа в электроустановках производится по наряду распоряжению в порядке текущей эксплуатации.
Ответственными за безопасность работ являются:
а) лицо выдающее наряд отдающее распоряжение;
б) допускающий - ответственное лицо из оперативного персонала;
в) ответственный руководитель работ;
г) производитель работ;
Лицо выдающее наряд отдающее распоряжение устанавливает необходимость и объем работы и отвечает за безопасное ее выполнение достаточность квалификации ответственного руководителя производителя работ или наблюдающего.
Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется лицам из электротехнического персонала предприятия уполномоченным на это распоряжением лица ответственного за электрохозяйство предприятия.
Указанные лица должны иметь группу по электробезопасности не ниже V в электроустановках напряжением выше 1000 В и не ниже IV в установках напряжением до 1000 В.
Ключи выдаются при оформлении допуска и подлежат возврату ежедневно по окончании работы вместе с нарядом.
При производстве работ в электроустановках без постоянного оперативного персонала ключи подлежат возвращению не позднее следующего дня после полного окончания работ.
Получившие в ООТиТБ вводный инструктаж по технике безопасности.
Получившие перед допуском к работе у мастера первичный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.
9 Охрана окружающей среды
При проведении инженерно-геологических изысканий в общем случае предусматривается строительство подъездных путей площадок под полевой лагерь сооружение буровых площадок бурение скважин проходка шурфов канав расчисток. При этом оказывается воздействие на окружающую природную среду которое можно разделить на воздействие на атмосферу воздействие на поверхностные воды воздействие на подземные воды воздействие на земли. Еще одним видом воздействия на окружающую среду является образование отходов при производстве изысканий.
Технология бурения промывка водой и оборудование исключает попадание загрязняющих веществ в скважину а соответственно и в подземные воды. Загрязнение подземных вод взвешенными веществами (шламом) исключается т.к. при фильтрации через поровое пространство воды насыщенной шламом последний будет осаждаться в поровом пространстве фильтрующих пород непосредственно в месте поступления.
По завершению работ для исключения возможного загрязнения подземных вод через стволы пробуренных скважин производится ликвидационный тампонаж. Ликвидация шурфов и канав производится методом обратной засыпки вынутым грунтом.
При строительстве подъездных путей площадок под буровые для уменьшения нарушения почвенно-растительного слоя их расположение производится преимущественно на неудобных землях характеризующихся маломощного почвенного слоя (01 м и менее). В противном случае производится складирование почвенно-плодородного слоя в бурты. Нарушения почвенно-плодородного слоя при этом исчисляется в первые сотни кубических метров. При проходке горных выработок нарушение почвенно-плодородного слоя производится на мелких (первые квадратные метры) разобщенных участках. Выемка породы с забоя выработок производится послойно с селективной выкладкой почвенно-плодородного слоя.
После завершения работ проводится рекультивация земель на участках с нарушенным почвенно-плодородным слоем. На участках рекультивации производится землевание имеющимся почвенно-плодородным слоем. Рекультивированные земли используются для самозаростания.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы проведены расчеты по электроснабжению производственной базы геолого-разведочной партии и жилого поселка для проживания специалистов. При этом значительное внимание уделялось электробезопасности и внедрению в систему электроснабжения современных распределительных и коммутационных аппаратов также проведен анализ возможных улучшений системы в целом.
Также предложен вариант модернизации отопительной котельной. На базе микропроцессорного устройства AGAVA. Рассмотрены различные варианты и в результате анализа предложен вариант автоматизированной котельной с автоматическими газовыми котлами.
Отражены технико-экономические аспекты принятого технического решения рассчитан экономический эффект модернизации котельной. Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности при проведении работ а также проблемы экологической безопасности.
Таким образом все поставленные цели при разработке ВКР были выполнены. Результаты полученные в данной работе могут послужить материалом для дальнейшей исследовательской и конструкторской работы направленной на улучшение уровня жизни населения подобных рабочих поселков.
Список использованных источников
Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Главы 1.1 1.2 1.7 1.9. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. Главы 7.5 7.6 7.10. – 7е изд.– М.: Изд-во НЦ ЭНАС 2003. –176с.
Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства – М.: Сельэнергопроект 1981 №8.
Блок В.М. Электрические сети и системы В.М. Блок – М.: Высшая школа 1986.- 430с.
Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства И.А. Будзко Н.М. Зуль– М.: Агропромиздат 1990. – 496с.
Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. - М.: Сельэнергопоект 1981 №11. – 109 с.
"Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения" ГОСТ 13109-97 – М.: Госстандарт России 1997.-40с.
Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. В.И. Круповича - М.: Энергия 1980.- 456с.
Водянников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики В.Т. Водянников – М.:МГАУ 1997.- 180 с.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: 2т.Под ред. А. А. Федорова. Т.2. Электрооборудование.- М.: Энергоатомиздат 1987.- 592с.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования Б.Н. Неклепаев И.П. Крючков. – М.: Энергоатомиздат 1989.- 608с.
Герасимов А.И. Электроснабжение цехов пром. предприятий: Учеб. пособ для ВУЗов. - Красноярск: КГАЦМиЗ 1996. - 176с.
Справочная книга для проектирования электрического освещения: Г.М.Кнорринг И.М.Фадин В.М.Сидоров.- 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Энергоатомиздат Санкт-Петербургское отд-ние 1992. - 448с.
Л.Г. Мамиконянц Б.Н. Неклепаев В.В.Жуков. Короткие замыкания в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. ГОСТ 28249-89.-М:Издательство стандартов 1989 59с.
Найфельд М. Р. Защитные заземления в электротехнических установках. Москва Госэнергоиздат1979 214 с.
Н.Н. Симягин Н.А. Афанасьев С.А.Новиков. Система планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики.- М:Энергоиздат1987г.
Нормативы времени на обслуживание и текущий ремонт электрооборудования. - М: Экономика 1988г.
10.Нормативы трудовых затрат и численности рабочих на ремонт электрического оборудования.
Ю.В. Копытов М.В. Беккер В.В. Стан. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.-4-е изд. перераб. и доп.- М: Энергоатомиздат 1986.-424с.
РД 34.20.185-94 Инструкция по проектированию городских электрических сетей.
ВСН 59-88 Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования.
Справочник по электротехнике и электрооборудованию И.И.Алиев. М.: Высшая школа2000.- 255 с.
СН 541-82 Инструкция по проектированию наружного освещения городов поселков и сельских населенных пунктов.
СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение.
Рожков Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат 1987.- 648с
Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. Для вузов А.А. Васильев И.П. Крючков Е.Ф. Наямков и др.: Под ред. А.А. Васильева. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1990. – 576 с.: ил.
Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства И.А. Будзко Т.Б. Лещинская В.И. Сукманов. – М.: Колос 2000. – 536с.
Типовой проект 407-03-278. Полные схемы линий 6-10 кВ и 35 кВ ПС 110-220 кВ. – М.:Энергосетьпроект 1980.
Типовой проект 407-3-213. Трансформаторные подстанции 110-356-10 кВ. – М.: Сельэнергопроект 1976.
Типовой проект 407-0-154. Схемы вторичных соединений подстанции 356-10 кВ. – М.: Сельэнергопроект 1976.
Чернобровов Н.П. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е перераб. и доп. Н.П. Чернобровов – М.: Энергия 1974.- 680с.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. 15-е изд. перераб. и доп. - М.: СПО ОРГРЭС 1996.
Правила технического обслуживания устройств релейной защиты электро- автоматики дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110 - 750 кВ. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: СПО Союзтехэнерго 1989.

План без линий.cdw

Воздушная линия электропередачи 10кВ смонтированна на стандартных деревянных опорах марки
П-1Ц-Д-С (из лиственницы зимней рубки)
проводом марки А-50 на изоляторах марки
ШФ10Г. Воздушная линия электропередачи 0
кВ смонтированна на стандартных железобетонных
опорах марки П-1Ц-ЖБ-С
проводом марки АС-508
на изоляторах марки НС18.
кВ на опорах смонтированна сеть уличного освещения конструкция навески
представленна на чертежах осветительной сети.
ДП.1804.98.471.01.ЭС
фидер №4 ГПП-1(ф.1-4)

05 Приложение.doc

Угловая частота вращения двигателя для различных частот
Моменты статического сопротивления насоса при различной скорости
Светотехнический расчет
Угольная котель-ная главный зал
Разряд и подра-зряд зрите-льной работы.
Количество светильников n шт.
Расстояние ме-жду светильни-ками La м
Расстояние ме-жду светильни-ками Lв м
Высота от светильника до пола h м
Расчетный световой поток Фл лм
Напряжение на лампе В.
Полная длина лампы мм
Диаметр внешней колбы мм
Тип пускорегулирующей аппаратуры
ДБИ-250ДРЛ220-ВП-600У4
Расчет электрической нагрузки низковольтных электроприемников
Эфективное число ЭП nэ
Коэффициент расчетной нагрузки Кр
Расчетный ток впроводнике Iр А
По заданию технологов
По справочным данным
Средняя активная мощность Рс кВт
Средняя реактивная мощность Qс квар
Промежуточная расчетная величина nРн2
Наименование характерных категорий ЭП подключаемых к узлу питания
Количествго ЭП раб.рез. N шт.
Номинальная (установленная) мощность кВт
Коэффициент использования Ки
Коэффициент мощности cosφ
коэффициент реакти-вной мощности tgφ
Производственная база
Глубинный насос ЭЦВ6-10-140
Тележка моторная гп 5 тонн
Итого: силовая нагрузка
Станок токарно-винторезный 1К62А
Станок верикально-фрезерный 6Т12
Станок трубонарезной РТ117
Станок горизонталь-нофрезерный 6К82Г
Сверлильный станок 2С132
Станок заточной В3-318
Пресс гидравлический
Нагнетательный вентилятор
Универсальный подъёмник
Станок много-пильный ЦМР-4М
Распиловочный станок СФ-1
Фрезерный станок ФСШ-1А
Электродолбежный станок
Электро-шлифовальный станок ШлПС-6М
Дробилка валковая универсальная
Шлифовально-полировальный станок
Лабораторное оборудование
Электророзетки для быт. приб.
Холодильная установка
Тепловая завеса ворот В-Ц14-46-25
Электророзетки для офисной техники
Итого: на шинах 04 кВ
Выбор сечения кабелей по условиям нагрева
Расчет сечения проводов и кабелей
Ток проводника по условиям срабатывания токовой зашиты
Ток проводника по условиям нагревания длительным током
Ток срабатывания защиты Iз А
Коэффициент защиты Кз
Расчетный ток проводника Iпр ≥Кз*Iз А
Характеристика среды и условий прокладки
Поправочный коэффициент на условия прокладки Кп
Расчетный ток проводника Iпр =kп*Iдл А
Допустимый ток при нормальных условиях прокладки Iдл А
Сечение и количество жил
В воздухе +300С других кабелей рядом нет
В земле +150С рядом один кабель 200 мм
В земле +150С других кабелей рядом нет
В воде +100С других кабелей рядом нет

01 Аннотация.docx

Выпускная квалификационная работа на тему «Проектирование электрической сети производственной геологической базы с автоматизацией котельной» представлена пояснительной запиской на 87 страницах (не включая 1 приложение) и графической частью на 7 листах формата А4. При выполнении данного проекта было использовано 33 литературных источника.
В данной ВКР дана оценка существующей системы энергоснабжения в зоне подстанции 220 кВ.
В основной части пояснительной записки проанализированы имеющиеся данные для проектирования рассчитаны силовые нагрузки расмотрены варианты построения электросети выбраны коммутационные аппараты рассмотрена схема автоматизации тепловой котельной. Произведено экономическое обоснование реконструкции котельной.
Также производился расчет токов короткого замыкания для проектирования оборудования трансформаторных подстанций.
Выполнен технико-экономический расчет предлагаемого проекта и рассмотрены вопросы безопасности и экологичности.